JP2000311870A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法Info
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- H01L21/8234—MIS technology, i.e. integration processes of field effect transistors of the conductor-insulator-semiconductor type
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 レジスト側壁に生じるテーパの幅を抑制し、
正確なリソグラフィが可能な半導体装置の製造方法を提
供すること。 【解決手段】 この発明に係る半導体装置の製造方法
は、半導体基板上１に、所定パターンの開口部を有し、
この開口部側壁にテーパ部が形成されたレジストマスク
３ｂを形成する工程と、酸と反応すると非水溶性になる
水溶性のレジスト膜９をレジストマスク３ｂ上に形成す
る工程と、レジスト膜９と酸とを反応させてテーパ部上
に非水溶性の部位９ａを形成する工程と、非水溶性の部
位９ａを残して水溶性のレジスト膜９ｂを除去すること
で、上記テーパ部上に形成された非水溶性の部位９ａ及
びレジストマスク３ｂからなるレジストマスクを形成す
る工程と、このレジストマスク上より不純物を注入して
半導体基板１内に不純物領域を形成する工程とを含んで
いる。
正確なリソグラフィが可能な半導体装置の製造方法を提
供すること。 【解決手段】 この発明に係る半導体装置の製造方法
は、半導体基板上１に、所定パターンの開口部を有し、
この開口部側壁にテーパ部が形成されたレジストマスク
３ｂを形成する工程と、酸と反応すると非水溶性になる
水溶性のレジスト膜９をレジストマスク３ｂ上に形成す
る工程と、レジスト膜９と酸とを反応させてテーパ部上
に非水溶性の部位９ａを形成する工程と、非水溶性の部
位９ａを残して水溶性のレジスト膜９ｂを除去すること
で、上記テーパ部上に形成された非水溶性の部位９ａ及
びレジストマスク３ｂからなるレジストマスクを形成す
る工程と、このレジストマスク上より不純物を注入して
半導体基板１内に不純物領域を形成する工程とを含んで
いる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、フォトリソグラフ
ィ技術を用いた半導体装置の製造方法、特に、フォトリ
ソグラフィ技術を用いて半導体基板にウエルを形成する
工程を含む半導体装置の製造方法に関する。
ィ技術を用いた半導体装置の製造方法、特に、フォトリ
ソグラフィ技術を用いて半導体基板にウエルを形成する
工程を含む半導体装置の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体集積回路を中心とする半導体素子
の製造工程においては、光や放射線に感応する物質を利
用して微細なデバイスや回路のパターンを複製、量産す
る技術、いわゆる、リソグラフィ技術が用いられてい
る。
の製造工程においては、光や放射線に感応する物質を利
用して微細なデバイスや回路のパターンを複製、量産す
る技術、いわゆる、リソグラフィ技術が用いられてい
る。
【０００３】以下、このリソグラフィ技術を用いた半導
体素子の製造工程の一例であるトリプルウエル構造を形
成する工程を説明する。トリプルウエル構造は、半導体
基板の表層に互いに隣接するＮウエル、Ｐウエルを設
け、さらに、このＰウエルの下部にボトムＮウエル（Bo
ttom N Well）（以下、BNウエルと記す）を設けるよう
にしたウエル構造で、BNウエルを設けることにより、表
層のウエルにトランジスタが形成された場合に、pnpnサ
イリスタ回路が形成されることによって生じるラッチア
ップを防止するようにしている。なお、ここでは、BNウ
エルをＰウエルの下部に形成しているが、逆に、Ｎウエ
ルの下部に形成するようにしてもよい。
体素子の製造工程の一例であるトリプルウエル構造を形
成する工程を説明する。トリプルウエル構造は、半導体
基板の表層に互いに隣接するＮウエル、Ｐウエルを設
け、さらに、このＰウエルの下部にボトムＮウエル（Bo
ttom N Well）（以下、BNウエルと記す）を設けるよう
にしたウエル構造で、BNウエルを設けることにより、表
層のウエルにトランジスタが形成された場合に、pnpnサ
イリスタ回路が形成されることによって生じるラッチア
ップを防止するようにしている。なお、ここでは、BNウ
エルをＰウエルの下部に形成しているが、逆に、Ｎウエ
ルの下部に形成するようにしてもよい。
【０００４】図２０〜図２３は上記トリプルウエル構造
を形成する際の工程を示す部分断面図である。まず、図
２０に示すように、半導体基板１０１上にシリコン酸化
膜等の下地膜１０２を形成した後、従来のリソグラフィ
技術を用いて半導体基板１０１の表層にNウエル１０３
を形成する。その後、半導体基板１０１上にポジ型の酸
発生化学増幅型レジスト膜１０６を形成する。
を形成する際の工程を示す部分断面図である。まず、図
２０に示すように、半導体基板１０１上にシリコン酸化
膜等の下地膜１０２を形成した後、従来のリソグラフィ
技術を用いて半導体基板１０１の表層にNウエル１０３
を形成する。その後、半導体基板１０１上にポジ型の酸
発生化学増幅型レジスト膜１０６を形成する。
【０００５】なお、この酸発生化学増幅型レジスト膜１
０６は、酸発生剤とアルカリ可溶樹脂に溶解抑止基を導
入したもので構成され、ポジ型の酸発生化学増幅型レジ
スト膜の場合には、露光光が当たるとレジスト膜中に酸
が発生し、この酸を触媒として溶解抑止基が分解されレ
ジスト膜がアルカリ可溶性になる。逆に、露光光が当た
らないとレジスト膜中には酸が発生せず、レジスト膜は
アルカリ不溶性のままである。
０６は、酸発生剤とアルカリ可溶樹脂に溶解抑止基を導
入したもので構成され、ポジ型の酸発生化学増幅型レジ
スト膜の場合には、露光光が当たるとレジスト膜中に酸
が発生し、この酸を触媒として溶解抑止基が分解されレ
ジスト膜がアルカリ可溶性になる。逆に、露光光が当た
らないとレジスト膜中には酸が発生せず、レジスト膜は
アルカリ不溶性のままである。
【０００６】次に、図２１に示すように、単色光を照射
して非マスク領域を露光し、非マスク領域の酸発生化学
増幅型レジスト膜１０６をアルカリ可溶性にする。その
後、ベーク処理、現像処理を施してアルカリ可溶になっ
た酸発生化学増幅型レジスト膜１０６を除去し、レジス
トマスク１０６を形成する。
して非マスク領域を露光し、非マスク領域の酸発生化学
増幅型レジスト膜１０６をアルカリ可溶性にする。その
後、ベーク処理、現像処理を施してアルカリ可溶になっ
た酸発生化学増幅型レジスト膜１０６を除去し、レジス
トマスク１０６を形成する。
【０００７】このとき、マスク領域の酸発生化学増幅型
レジスト膜１０６は残存するが、露光光である単色光が
形成する定常波の影響、及び、レジスト膜の下部がレジ
スト膜の上部に比べて入射光の強度が低くなること等の
理由より、マスク領域の酸発生化学増幅型レジスト膜１
０６の側壁は、図２１に示すように、下部に裾を引くよ
うな形状の部位、すなわち、テーパ部１０６ａが形成さ
れることになる。以下、本明細書では、裾を引かない形
状のものに対し、裾を引くことにより、水平方向に増加
した距離をテーパの幅と呼ぶことにする。すなわち、図
２１に示す距離Ｗをテーパの幅と呼ぶことにする。
レジスト膜１０６は残存するが、露光光である単色光が
形成する定常波の影響、及び、レジスト膜の下部がレジ
スト膜の上部に比べて入射光の強度が低くなること等の
理由より、マスク領域の酸発生化学増幅型レジスト膜１
０６の側壁は、図２１に示すように、下部に裾を引くよ
うな形状の部位、すなわち、テーパ部１０６ａが形成さ
れることになる。以下、本明細書では、裾を引かない形
状のものに対し、裾を引くことにより、水平方向に増加
した距離をテーパの幅と呼ぶことにする。すなわち、図
２１に示す距離Ｗをテーパの幅と呼ぶことにする。
【０００８】このようなレジストマスクを形成した後、
図２２に示すように、ボロン等のＰ型不純物を注入する
ことで、Pウエル１０４を形成し、さらに、高エネルギ
ーで燐等のＮ型不純物を注入することで、Pウエル１０
４の下部にBNウエル１０５を形成する。その後、レジス
トマスク１０６を除去すると、図２３に示すような、ト
リプルウエル構造が形成されることになる。ここで形成
されるＢＮウエル１０５は、上記説明したように、レジ
ストマスク１０６の側壁にテーパ部１０６ａが形成され
ていることより、図２２に示すように、テーパ部１０６
ａ下部のBNウエル１０５が上部に湾曲した形状の部位、
すなわち、BNエクステンション（extension）部１０５
ａが形成されることになる。
図２２に示すように、ボロン等のＰ型不純物を注入する
ことで、Pウエル１０４を形成し、さらに、高エネルギ
ーで燐等のＮ型不純物を注入することで、Pウエル１０
４の下部にBNウエル１０５を形成する。その後、レジス
トマスク１０６を除去すると、図２３に示すような、ト
リプルウエル構造が形成されることになる。ここで形成
されるＢＮウエル１０５は、上記説明したように、レジ
ストマスク１０６の側壁にテーパ部１０６ａが形成され
ていることより、図２２に示すように、テーパ部１０６
ａ下部のBNウエル１０５が上部に湾曲した形状の部位、
すなわち、BNエクステンション（extension）部１０５
ａが形成されることになる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】上記のような転写工程
においては、図２４に示すように、マスク１０７のエッ
ジから所定距離離れた非マスク領域では、露光光がマス
ク１０７に遮断されることなく四方から入射することに
なり、この領域におけるレジスト膜１０６底部の領域１
０６ｂには四方から入射光（例えば、入射光１０８ａ、
１０８ｂ）が到達することになる。
においては、図２４に示すように、マスク１０７のエッ
ジから所定距離離れた非マスク領域では、露光光がマス
ク１０７に遮断されることなく四方から入射することに
なり、この領域におけるレジスト膜１０６底部の領域１
０６ｂには四方から入射光（例えば、入射光１０８ａ、
１０８ｂ）が到達することになる。
【００１０】一方、マスク１０７のエッジ近傍の非マス
ク領域では、マスクがなされている方向からの露光光は
マスク１０７によって遮断され、マスク１０７方向から
はほとんど露光光が到達しないので、この領域における
レジスト膜１０６底部の領域１０６ｃに至っては、マス
ク方向からの露光光が全く到達しなくなる。
ク領域では、マスクがなされている方向からの露光光は
マスク１０７によって遮断され、マスク１０７方向から
はほとんど露光光が到達しないので、この領域における
レジスト膜１０６底部の領域１０６ｃに至っては、マス
ク方向からの露光光が全く到達しなくなる。
【００１１】さらに、レジスト膜１０６に入射される各
入射光はレジスト膜１０６に吸収されるので、入射光が
レジスト膜１０６中を進むにつれて光の強度は減衰して
いき、レジスト膜１０６底部に至っては、光の強度が弱
くなる。なお、レジスト膜１０６底部に入射した光の一
部がレジスト膜１０６底部で反射することになるが、底
部では入射光が減衰していることより反射される反射光
も弱いものとなる。
入射光はレジスト膜１０６に吸収されるので、入射光が
レジスト膜１０６中を進むにつれて光の強度は減衰して
いき、レジスト膜１０６底部に至っては、光の強度が弱
くなる。なお、レジスト膜１０６底部に入射した光の一
部がレジスト膜１０６底部で反射することになるが、底
部では入射光が減衰していることより反射される反射光
も弱いものとなる。
【００１２】以上より、上記マスク１０７のエッジから
所定距離離れた非マスク領域の底部の領域１０６ｂで
は、上部に比し露光光の強度は弱くなるものの、四方か
ら露光光が到達するので、レジスト膜１０６をアルカリ
可溶にできる十分な光の強度を得ることができる。
所定距離離れた非マスク領域の底部の領域１０６ｂで
は、上部に比し露光光の強度は弱くなるものの、四方か
ら露光光が到達するので、レジスト膜１０６をアルカリ
可溶にできる十分な光の強度を得ることができる。
【００１３】しかしながら、上記マスク１０７エッジ近
傍の非マスク領域の底部の領域１０６ｃでは、上部に比
し露光光の強度が弱くなることに加え、限られた方向か
らしか露光光が到達しないので、レジスト膜１０６をア
ルカリ可溶にできる十分な光の強度を得ることができな
い。
傍の非マスク領域の底部の領域１０６ｃでは、上部に比
し露光光の強度が弱くなることに加え、限られた方向か
らしか露光光が到達しないので、レジスト膜１０６をア
ルカリ可溶にできる十分な光の強度を得ることができな
い。
【００１４】そのため、上記マスク１０７エッジ近傍の
非マスク領域の底部である領域１０６ｃのレジスト膜１
０６はアルカリ不溶のままで、現像処理後にこの領域が
除去されず、図２１に示すように、レジストマスク１０
６は、底部が裾を引いた形状になる。すなわち、テーパ
部が形成されてしまう。
非マスク領域の底部である領域１０６ｃのレジスト膜１
０６はアルカリ不溶のままで、現像処理後にこの領域が
除去されず、図２１に示すように、レジストマスク１０
６は、底部が裾を引いた形状になる。すなわち、テーパ
部が形成されてしまう。
【００１５】なお、レジスト膜に単色光を照射すると、
入射光と半導体基板表面からの反射光との干渉により、
レジスト中に定常波が立ち、この定常波の腹の位置では
強く感光し、定常波の節の位置では弱く感光するので、
定常波に依存して露光量が周期的に変化することにな
る。そのため、この露光量の過不足に対応してレジスト
マスク側壁には不均一な凹凸が生じることになる。
入射光と半導体基板表面からの反射光との干渉により、
レジスト中に定常波が立ち、この定常波の腹の位置では
強く感光し、定常波の節の位置では弱く感光するので、
定常波に依存して露光量が周期的に変化することにな
る。そのため、この露光量の過不足に対応してレジスト
マスク側壁には不均一な凹凸が生じることになる。
【００１６】このようなテーパの幅を小さくするため
に、例えば、半導体基板上に露光光の波長のλ／４に相
当する膜厚の下敷き膜を形成することで、半導体基板に
垂直に入射された光によって形成される定常波の腹の位
置がレジスト底部になるようにし、レジストマスク側壁
のテーパの幅を小さくしよとする手法が特開平４−２３
９１１６号公報に開示されている。しかしながら、この
手法では、基板に対して垂直方向にのみ着目し、斜め方
向から入射される光に対しての考慮がなされておらず、
十分な効果を得ることができない。
に、例えば、半導体基板上に露光光の波長のλ／４に相
当する膜厚の下敷き膜を形成することで、半導体基板に
垂直に入射された光によって形成される定常波の腹の位
置がレジスト底部になるようにし、レジストマスク側壁
のテーパの幅を小さくしよとする手法が特開平４−２３
９１１６号公報に開示されている。しかしながら、この
手法では、基板に対して垂直方向にのみ着目し、斜め方
向から入射される光に対しての考慮がなされておらず、
十分な効果を得ることができない。
【００１７】また、テーパの幅を小さくするために、ベ
ストフォーカスをレジスト膜底面に設定する手法が考え
られるが、この場合には、レジスト膜底面の光の強度を
高めることができる一方、レジスト膜表面がデフォーカ
スになり、レジスト膜表面での光の強度が弱くなってし
まう。それゆえ、レジスト膜の膜厚が厚い場合には、レ
ジスト膜表面付近では、十分な露光がなされず、アルカ
リ不溶のままになるという問題点がある。従って、レジ
スト膜全体をマスク通りに現像するためには、ベストフ
ォーカスは通常レジスト膜厚の中央付近に設定されるこ
となる。その結果、上記の理由により形成されたレジス
トマスクにはテーパ部が生じることになる。
ストフォーカスをレジスト膜底面に設定する手法が考え
られるが、この場合には、レジスト膜底面の光の強度を
高めることができる一方、レジスト膜表面がデフォーカ
スになり、レジスト膜表面での光の強度が弱くなってし
まう。それゆえ、レジスト膜の膜厚が厚い場合には、レ
ジスト膜表面付近では、十分な露光がなされず、アルカ
リ不溶のままになるという問題点がある。従って、レジ
スト膜全体をマスク通りに現像するためには、ベストフ
ォーカスは通常レジスト膜厚の中央付近に設定されるこ
となる。その結果、上記の理由により形成されたレジス
トマスクにはテーパ部が生じることになる。
【００１８】上記のように、レジストマスクの側壁にテ
ーパ部が形成されると、実際に形成されたレジストマス
クの形状と形成しようとしたレジストマスクの形状とが
異なったものとなり、上記したようにBNエクステンショ
ン部か形成される等、設計通りの不純物領域が形成され
ないという問題が生じてしまう。
ーパ部が形成されると、実際に形成されたレジストマス
クの形状と形成しようとしたレジストマスクの形状とが
異なったものとなり、上記したようにBNエクステンショ
ン部か形成される等、設計通りの不純物領域が形成され
ないという問題が生じてしまう。
【００１９】さらに、トリプルウエル構造におけるウエ
ル間耐圧は、上記のようなBNエクステンション部が形成
されている場合と、形成されていない場合とでは、異な
ったものとなる。
ル間耐圧は、上記のようなBNエクステンション部が形成
されている場合と、形成されていない場合とでは、異な
ったものとなる。
【００２０】図２６は、Ｎウエル１０３にＰ+コンタク
ト部１０９を設けた図２５に示すような半導体基板に形
成されたBNウエル１０５にBNエクステンション部が形成
されている場合と、形成されていない場合でのウエル間
耐圧の関係を示す図である。なお、縦軸は耐圧を、横軸
はウエル間の隣接部とコンタクト部間の距離（μｍ）を
表しており、実線はBNエクステンション部が形成されて
いる場合を、破線はBNエクステンション部が形成されて
いない場合を示したものである。
ト部１０９を設けた図２５に示すような半導体基板に形
成されたBNウエル１０５にBNエクステンション部が形成
されている場合と、形成されていない場合でのウエル間
耐圧の関係を示す図である。なお、縦軸は耐圧を、横軸
はウエル間の隣接部とコンタクト部間の距離（μｍ）を
表しており、実線はBNエクステンション部が形成されて
いる場合を、破線はBNエクステンション部が形成されて
いない場合を示したものである。
【００２１】図からわかるように、BNエクステンション
部が形成されている場合と形成されていない場合とで
は、ウエル間耐圧は異なっており、最大耐圧（耐圧が最
大な値）を保証するときのコンタクト部の隣接部からの
最小距離は、BNエクステンション部がある場合には、距
離ａ１（約1.4μｍ）、BNエクステンション部がない場
合には、距離ａ２（約0.4μｍ）となる。
部が形成されている場合と形成されていない場合とで
は、ウエル間耐圧は異なっており、最大耐圧（耐圧が最
大な値）を保証するときのコンタクト部の隣接部からの
最小距離は、BNエクステンション部がある場合には、距
離ａ１（約1.4μｍ）、BNエクステンション部がない場
合には、距離ａ２（約0.4μｍ）となる。
【００２２】このように、最大耐圧を保証した場合に
は、BNエクステンション部がある場合には、BNエクステ
ンション部がない場合に比べて大きくしなければならな
い。（上記の場合、BNエクステンション部がない場合に
比べてａ１−ａ２（約1.4−0.4＝1.0μｍ）分大きくし
なければならない。）そのため、最大耐圧を保証して素
子を形成する際には、BNエクステンション部が形成され
ていると、形成されないものに比べて形成するコンタク
トとの距離を大きくとらなければならないので、チップ
面積がその分だけ大きくなってしまい、ウエハ１枚当た
りに形成可能な理論チップ数が減少し、製造単価が高く
なってしまう。
は、BNエクステンション部がある場合には、BNエクステ
ンション部がない場合に比べて大きくしなければならな
い。（上記の場合、BNエクステンション部がない場合に
比べてａ１−ａ２（約1.4−0.4＝1.0μｍ）分大きくし
なければならない。）そのため、最大耐圧を保証して素
子を形成する際には、BNエクステンション部が形成され
ていると、形成されないものに比べて形成するコンタク
トとの距離を大きくとらなければならないので、チップ
面積がその分だけ大きくなってしまい、ウエハ１枚当た
りに形成可能な理論チップ数が減少し、製造単価が高く
なってしまう。
【００２３】なお、図２７に示すように、Pウエル１０
４がNウエル１０３で囲まれ、かつ、Nウエル１０３の下
にBNウエル１０５が形成されている場合、両側にBNエク
ステンション部１０５ａが形成されるが、この場合も上
記トリプルウエル構造の場合と同様に、BNエクステンシ
ョン部が形成された場合には、形成されていない場合に
比べて、ウエル間耐圧が低くなり、最大ウエル間耐圧を
保証すると、BNエクステンション部が形成されていない
場合に比べて、Ｐウエル１０４間の距離Ａを大きくとら
なければならない。
４がNウエル１０３で囲まれ、かつ、Nウエル１０３の下
にBNウエル１０５が形成されている場合、両側にBNエク
ステンション部１０５ａが形成されるが、この場合も上
記トリプルウエル構造の場合と同様に、BNエクステンシ
ョン部が形成された場合には、形成されていない場合に
比べて、ウエル間耐圧が低くなり、最大ウエル間耐圧を
保証すると、BNエクステンション部が形成されていない
場合に比べて、Ｐウエル１０４間の距離Ａを大きくとら
なければならない。
【００２４】図２８は図２７に示した半導体基板におい
て、BNエクステンション部が形成されている場合と、形
成されていない場合でのウエル間耐圧の関係を示す図で
ある。縦軸は耐圧を、横軸はウエル間の隣接部とコンタ
クト部間の距離（μｍ）を表している。なお、負領域は
Nウエルが重なる領域の距離を表しており、この場合
は、Pウエルの全領域は両側のNウエルに覆われることを
意味する。また、実線はBNエクステンション部が形成さ
れている場合を、破線はBNエクステンション部が形成さ
れていない場合を示したものである。
て、BNエクステンション部が形成されている場合と、形
成されていない場合でのウエル間耐圧の関係を示す図で
ある。縦軸は耐圧を、横軸はウエル間の隣接部とコンタ
クト部間の距離（μｍ）を表している。なお、負領域は
Nウエルが重なる領域の距離を表しており、この場合
は、Pウエルの全領域は両側のNウエルに覆われることを
意味する。また、実線はBNエクステンション部が形成さ
れている場合を、破線はBNエクステンション部が形成さ
れていない場合を示したものである。
【００２５】図からわかるように、最大耐圧（耐圧が最
大な値）を保証するコンタクト部の隣接部からの最小距
離は、BNエクステンション部がある場合には、距離ａ１
（約2.4μｍ）、BNエクステンション部がない場合に
は、距離ａ２（約1.4μｍ）となる。
大な値）を保証するコンタクト部の隣接部からの最小距
離は、BNエクステンション部がある場合には、距離ａ１
（約2.4μｍ）、BNエクステンション部がない場合に
は、距離ａ２（約1.4μｍ）となる。
【００２６】このように、最大耐圧を保証した場合に
は、BNエクステンション部がある場合には、BNエクステ
ンション部がない場合に比べて大きくしなければならな
い。（上記の場合、BNエクステンション部がない場合に
比べて約2.4−1.4＝1.0μｍ分大きくしなければならな
い。）
は、BNエクステンション部がある場合には、BNエクステ
ンション部がない場合に比べて大きくしなければならな
い。（上記の場合、BNエクステンション部がない場合に
比べて約2.4−1.4＝1.0μｍ分大きくしなければならな
い。）
【００２７】本発明は、上記問題点を解決するためにな
されたもので、酸と反応した部位が非水溶性になるレジ
スト膜を利用することにより、レジストマスク側壁に生
じるテーパの幅を小さくする半導体装置の製造方法を提
供するものである。
されたもので、酸と反応した部位が非水溶性になるレジ
スト膜を利用することにより、レジストマスク側壁に生
じるテーパの幅を小さくする半導体装置の製造方法を提
供するものである。
【００２８】また、本発明は、レジスト側壁に生じるテ
ーパの幅を抑制し、正確なリソグラフィが可能な半導体
装置の製造方法を提供するものである。
ーパの幅を抑制し、正確なリソグラフィが可能な半導体
装置の製造方法を提供するものである。
【００２９】さらに、本発明は、BNウエルの形成時にエ
クステンション部が形成されるのを防止するようにし、
ウエル間距離を小さくすることが可能な半導体装置の製
造方法を提供するものである。
クステンション部が形成されるのを防止するようにし、
ウエル間距離を小さくすることが可能な半導体装置の製
造方法を提供するものである。
【００３０】
【課題を解決するための手段】本発明にかかる半導体装
置の製造方法は、半導体基板上に、所定パターンの開口
部を有し、この開口部側壁にテーパ部が形成されてなる
第１のレジストマスクを形成する工程と、酸と反応する
と非水溶性になる水溶性のレジスト膜を少なくとも上記
テーパ部が覆われるように上記第１のレジストマスク上
に形成する工程と、上記レジスト膜と酸とを反応させて
上記テーパ部上に非水溶性の部位を形成する工程と、上
記非水溶性の部位を残して上記水溶性のレジスト膜を除
去することで、上記テーパ部上に形成された非水溶性の
部位及び上記第１のレジストマスクからなる第２のレジ
ストマスクを形成する工程と、上記第２のレジストマス
ク上より不純物を注入して上記半導体基板内に不純物領
域を形成する工程とを含んでいることを特徴とするもの
である。
置の製造方法は、半導体基板上に、所定パターンの開口
部を有し、この開口部側壁にテーパ部が形成されてなる
第１のレジストマスクを形成する工程と、酸と反応する
と非水溶性になる水溶性のレジスト膜を少なくとも上記
テーパ部が覆われるように上記第１のレジストマスク上
に形成する工程と、上記レジスト膜と酸とを反応させて
上記テーパ部上に非水溶性の部位を形成する工程と、上
記非水溶性の部位を残して上記水溶性のレジスト膜を除
去することで、上記テーパ部上に形成された非水溶性の
部位及び上記第１のレジストマスクからなる第２のレジ
ストマスクを形成する工程と、上記第２のレジストマス
ク上より不純物を注入して上記半導体基板内に不純物領
域を形成する工程とを含んでいることを特徴とするもの
である。
【００３１】上記水溶性のレジスト膜は、水溶性の樹脂
と水溶性架橋剤を混合したもので、酸触媒下で架橋反応
が生じるものであればよい。この水溶性の樹脂として
は、ポリアクリル酸、ポリビニルアセタール、ポリビニ
ルピロリドン、ポリビニルアルコール、ポリエチレンイ
ミン、ポリエチレンオキシド、スチレン−無水マレイン
酸共重合体、ポリビニルアミン、ポリアリルアミン、オ
キサゾリン基含有水溶性樹脂、水溶性メラミン樹脂、水
溶性尿素樹脂、アルキッド樹脂、スルホンアミドが挙げ
られる。
と水溶性架橋剤を混合したもので、酸触媒下で架橋反応
が生じるものであればよい。この水溶性の樹脂として
は、ポリアクリル酸、ポリビニルアセタール、ポリビニ
ルピロリドン、ポリビニルアルコール、ポリエチレンイ
ミン、ポリエチレンオキシド、スチレン−無水マレイン
酸共重合体、ポリビニルアミン、ポリアリルアミン、オ
キサゾリン基含有水溶性樹脂、水溶性メラミン樹脂、水
溶性尿素樹脂、アルキッド樹脂、スルホンアミドが挙げ
られる。
【００３２】そして、水溶性架橋剤としては、メラミン
系架橋剤、尿素系架橋剤、アミノ系架橋剤が挙げらる。
このなかで、メラミン系架橋剤としては、メラミン誘導
体、メチロールメラミン誘導体などが挙げられ、尿素系
架橋剤としては、尿素誘導体、メチロール尿素誘導体、
エチレン尿素カルボン酸、メチロールエチレン尿素誘導
体などが挙げられ、アミノ系架橋剤としては、ベンゾグ
アナミン、グリコールウリル、イソシアネートなどが挙
げられる。なかでも、酸触媒下での架橋反応の安定性の
観点から、例えば、水溶性メラミン樹脂（水溶性樹脂）
とメラミン誘導体（架橋剤）とを混合したものを用いる
のが好ましい。
系架橋剤、尿素系架橋剤、アミノ系架橋剤が挙げらる。
このなかで、メラミン系架橋剤としては、メラミン誘導
体、メチロールメラミン誘導体などが挙げられ、尿素系
架橋剤としては、尿素誘導体、メチロール尿素誘導体、
エチレン尿素カルボン酸、メチロールエチレン尿素誘導
体などが挙げられ、アミノ系架橋剤としては、ベンゾグ
アナミン、グリコールウリル、イソシアネートなどが挙
げられる。なかでも、酸触媒下での架橋反応の安定性の
観点から、例えば、水溶性メラミン樹脂（水溶性樹脂）
とメラミン誘導体（架橋剤）とを混合したものを用いる
のが好ましい。
【００３３】また、上記レジスト膜の膜厚は、高エネル
ギーイオン注入の際のレジストマスクとして利用するた
め、その膜厚は、１〜５μｍに、さらに、酸との反応さ
せる関係上、設計に応じて適宜変更されるが、酸との反
応が良くなり、テーパ上に充分な残存量が保持できる点
より、２〜３μｍにするのがよい。
ギーイオン注入の際のレジストマスクとして利用するた
め、その膜厚は、１〜５μｍに、さらに、酸との反応さ
せる関係上、設計に応じて適宜変更されるが、酸との反
応が良くなり、テーパ上に充分な残存量が保持できる点
より、２〜３μｍにするのがよい。
【００３４】本発明は、上記レジスト膜が酸を触媒とし
た架橋反応により架橋部位（非水溶性）が形成されると
いう特性に着目し、実験を行った結果得られたもので、
第１のレジストマスクと上記架橋部位から第２のレジス
トマスクを形成するようにしたものである。
た架橋反応により架橋部位（非水溶性）が形成されると
いう特性に着目し、実験を行った結果得られたもので、
第１のレジストマスクと上記架橋部位から第２のレジス
トマスクを形成するようにしたものである。
【００３５】なお、本発明のようにレジストマスクのテ
ーパの幅を小さくするという目的ではないが、第１のレ
ジストマスクと架橋部位からなるレジストマスクを形成
し、このレジストマスクを用いてエッチングし、口径が
小さなコンタクト孔を開口する手法が特開平１０−７３
９２７号公報に開示されている。
ーパの幅を小さくするという目的ではないが、第１のレ
ジストマスクと架橋部位からなるレジストマスクを形成
し、このレジストマスクを用いてエッチングし、口径が
小さなコンタクト孔を開口する手法が特開平１０−７３
９２７号公報に開示されている。
【００３６】本発明は、詳細には、まず、所定パターン
の開口部を有し、この開口部側壁にテーパ部を有する第
１のレジストマスク上に上記レジスト膜を塗布し、酸と
このレジスト膜とを反応させるようにする。すると、レ
ジスト膜中に、酸を触媒とした架橋反応により生じた非
水溶性の部位（架橋部位）が形成され、他の部位（非架
橋部位）では架橋反応が起こらないので、水溶性のまま
の状態になる。その後、現像処理により非水溶性の部位
（架橋部位）のみを残して水溶性の非架橋部位を除去す
ることで、第１のレジストマスク及び架橋部位からなる
第２のレジストマスクが形成されることになる。ここ
で、この残存する架橋部位の厚さは、下地である第１の
レジストマスクの形状に依存して変化し、テーパ部上で
の架橋部位の厚さは平坦な部位での架橋部位の厚さより
も厚くなるので、第２レジストマスクのテーパの幅を、
上記第１のレジストマスクのみの場合のテーパの幅に比
べて小さくすることが可能になる。
の開口部を有し、この開口部側壁にテーパ部を有する第
１のレジストマスク上に上記レジスト膜を塗布し、酸と
このレジスト膜とを反応させるようにする。すると、レ
ジスト膜中に、酸を触媒とした架橋反応により生じた非
水溶性の部位（架橋部位）が形成され、他の部位（非架
橋部位）では架橋反応が起こらないので、水溶性のまま
の状態になる。その後、現像処理により非水溶性の部位
（架橋部位）のみを残して水溶性の非架橋部位を除去す
ることで、第１のレジストマスク及び架橋部位からなる
第２のレジストマスクが形成されることになる。ここ
で、この残存する架橋部位の厚さは、下地である第１の
レジストマスクの形状に依存して変化し、テーパ部上で
の架橋部位の厚さは平坦な部位での架橋部位の厚さより
も厚くなるので、第２レジストマスクのテーパの幅を、
上記第１のレジストマスクのみの場合のテーパの幅に比
べて小さくすることが可能になる。
【００３７】そのため、不純物領域形成工程において、
半導体基板の表層にウエルを形成する工程と、上記ウエ
ルの下部にボトムウエルを形成する工程とを含む場合に
は、上記レジストマスクのテーパの幅が小さいことよ
り、ボトムウエルおけるエクステンション部が生じるの
を抑制することができる。
半導体基板の表層にウエルを形成する工程と、上記ウエ
ルの下部にボトムウエルを形成する工程とを含む場合に
は、上記レジストマスクのテーパの幅が小さいことよ
り、ボトムウエルおけるエクステンション部が生じるの
を抑制することができる。
【００３８】また、上記第１のレジストマスクは、従来
のものと同様でよいが、第１のレジストマスクを酸発生
型レジストにした場合には、この第１のレジストマスク
自身が酸を発生するので、後に、レジスト膜と酸とを反
応させるときに、この第１のレジストマスクの酸を利用
することができ、工程数を減少することができる。さら
に、第１のレジストマスク上にのみに酸を供給すること
が容易であるので、第１のレジスト膜上にのみに架橋部
位を形成することが容易になる。なお、この酸発生化学
増幅型レジストは、一般に、酸発生剤とアルカリ可溶樹
脂に溶解抑止基を導入したもので構成されたものであ
る。
のものと同様でよいが、第１のレジストマスクを酸発生
型レジストにした場合には、この第１のレジストマスク
自身が酸を発生するので、後に、レジスト膜と酸とを反
応させるときに、この第１のレジストマスクの酸を利用
することができ、工程数を減少することができる。さら
に、第１のレジストマスク上にのみに酸を供給すること
が容易であるので、第１のレジスト膜上にのみに架橋部
位を形成することが容易になる。なお、この酸発生化学
増幅型レジストは、一般に、酸発生剤とアルカリ可溶樹
脂に溶解抑止基を導入したもので構成されたものであ
る。
【００３９】また、第１のレジストマスクを例えば、ノ
ボラック−ナフトキノンジアジド系ポジ型フォトレジス
ト等の酸が発生しないレジストにした場合には、上記第
１のレジストマスクを酸発生化学増幅型レジストにした
場合に比し、第１のレジストマスクから酸が供給されな
いので、新たに酸を供給し、第２のレジスト膜のレジス
ト膜と反応させるようにしなければならない。このよう
に新たに酸とレジスト膜とを反応させる手法としては、
レジスト膜の形成前に、第１のレジストマスク上に酸供
給物質を形成しておく手法や、レジスト膜に酸性イオン
を注入し上記レジスト膜と注入された酸性イオンとを反
応させる手法等が挙げられる。
ボラック−ナフトキノンジアジド系ポジ型フォトレジス
ト等の酸が発生しないレジストにした場合には、上記第
１のレジストマスクを酸発生化学増幅型レジストにした
場合に比し、第１のレジストマスクから酸が供給されな
いので、新たに酸を供給し、第２のレジスト膜のレジス
ト膜と反応させるようにしなければならない。このよう
に新たに酸とレジスト膜とを反応させる手法としては、
レジスト膜の形成前に、第１のレジストマスク上に酸供
給物質を形成しておく手法や、レジスト膜に酸性イオン
を注入し上記レジスト膜と注入された酸性イオンとを反
応させる手法等が挙げられる。
【００４０】なお、上記レジスト膜上に形成する酸とし
ては、カルボン酸系の低分子酸などが好適である。ま
た、上記レジスト膜に注入する酸性イオンとしては、水
素イオンなどが好適である。
ては、カルボン酸系の低分子酸などが好適である。ま
た、上記レジスト膜に注入する酸性イオンとしては、水
素イオンなどが好適である。
【００４１】また、本発明にかかる他の半導体装置の製
造方法は、半導体基板上に下地膜を介してレジスト膜を
形成する工程と、所定波長を有する露光光により上記レ
ジスト膜を露光し所定パターンを有するマスクを形成す
る工程と、上記マスク上より不純物を注入して上記半導
体基板内に不純物領域を形成する工程とを含む半導体装
置の製造方法であって、露光時に上記下地膜の表面で所
定方向に反射する露光光の位相と、上記下地膜下面で反
射し上記下地膜の表面を上記所定方向に通過する露光光
の位相とが上記下地膜の表面で一致するように、上記下
地膜の膜厚が設定されていることを特徴とするものであ
る。
造方法は、半導体基板上に下地膜を介してレジスト膜を
形成する工程と、所定波長を有する露光光により上記レ
ジスト膜を露光し所定パターンを有するマスクを形成す
る工程と、上記マスク上より不純物を注入して上記半導
体基板内に不純物領域を形成する工程とを含む半導体装
置の製造方法であって、露光時に上記下地膜の表面で所
定方向に反射する露光光の位相と、上記下地膜下面で反
射し上記下地膜の表面を上記所定方向に通過する露光光
の位相とが上記下地膜の表面で一致するように、上記下
地膜の膜厚が設定されていることを特徴とするものであ
る。
【００４２】上記のように、露光時に上記下地膜の表面
で所定方向に反射する露光光の位相と、上記下地膜下面
で反射し上記下地膜の表面を上記所定方向に通過する露
光光の位相とが上記下地膜の表面で一致するようにする
ことで、下地膜の表面での光の強度が強まり、上記マス
ク形成時にマスクの側壁の下部に生じるテーパの幅を抑
制することができる。
で所定方向に反射する露光光の位相と、上記下地膜下面
で反射し上記下地膜の表面を上記所定方向に通過する露
光光の位相とが上記下地膜の表面で一致するようにする
ことで、下地膜の表面での光の強度が強まり、上記マス
ク形成時にマスクの側壁の下部に生じるテーパの幅を抑
制することができる。
【００４３】さらに、下地膜の表面で反射する露光光の
進行方向を、上記下地膜に対して所定角度傾いた方向に
することで、非マスク領域から所定角度有して入射され
る露光光の下地膜表面で反射した露光光と、下地膜下面
で反射した露光光とでマスクエッジ領域の下地膜底部に
おける光の強度を高くすることができ、マスク側壁の底
部に生じるテーパの幅をより抑制することが可能とな
る。
進行方向を、上記下地膜に対して所定角度傾いた方向に
することで、非マスク領域から所定角度有して入射され
る露光光の下地膜表面で反射した露光光と、下地膜下面
で反射した露光光とでマスクエッジ領域の下地膜底部に
おける光の強度を高くすることができ、マスク側壁の底
部に生じるテーパの幅をより抑制することが可能とな
る。
【００４４】この露光光がレジストに入射される角度
は、露光装置から入射される露光光の角度によって適時
変更されるが、一般には、下地膜の表面で反射する露光
光の反射角を、０〜３０度にすればよく、さらに好適に
は、マスクエッジ領域におけるレジストの底部で十分な
光の強度が得られるように、１０〜２０度になるように
するのがよい。
は、露光装置から入射される露光光の角度によって適時
変更されるが、一般には、下地膜の表面で反射する露光
光の反射角を、０〜３０度にすればよく、さらに好適に
は、マスクエッジ領域におけるレジストの底部で十分な
光の強度が得られるように、１０〜２０度になるように
するのがよい。
【００４５】また、上記、下地膜は半導体基板表層の保
護等に使用される酸化シリコン膜、あるいは、有機塗布
ガラス（SOG）等であればよい。なお、酸化シリコン膜
上にSOGを形成した複合膜にしてもよい。
護等に使用される酸化シリコン膜、あるいは、有機塗布
ガラス（SOG）等であればよい。なお、酸化シリコン膜
上にSOGを形成した複合膜にしてもよい。
【００４６】さらにまた、本発明にかかる他の半導体装
置の製造方法は、半導体基板上に下地膜を介してレジス
ト膜を形成する工程と、上記レジスト膜を露光し所定パ
ターンを有するマスクを形成する工程と、上記マスク上
から不純物を注入して上記半導体基板内に不純物領域を
形成する工程とを含む半導体装置の製造方法であって、
露光時に上記下地膜で反射される反射光により上記レジ
スト膜の底部が露光されるように上記下地膜の反射率を
設定することを特徴とするものである。
置の製造方法は、半導体基板上に下地膜を介してレジス
ト膜を形成する工程と、上記レジスト膜を露光し所定パ
ターンを有するマスクを形成する工程と、上記マスク上
から不純物を注入して上記半導体基板内に不純物領域を
形成する工程とを含む半導体装置の製造方法であって、
露光時に上記下地膜で反射される反射光により上記レジ
スト膜の底部が露光されるように上記下地膜の反射率を
設定することを特徴とするものである。
【００４７】上記下地膜の反射率を設定する一手法とし
ては、下地膜を金属膜にすればよい。この金属膜のなか
でも、反射率のより高いアルミニウムや銅等を用いると
より好適である。このように、半導体基板とレジスト膜
間に金属膜を形成することで、レジストを通過した光が
金属膜で反射されるので、レジスト膜の底部での光の強
度を強くすることが可能で、さらに、マスクエッジ領域
近傍の金属膜により、非マスク領域から所定入射角を有
して入射された光がマスクエッジ領域のレジスト膜底部
に反射することになるので、レジスト側壁の底部に生じ
るテーパの幅を抑制することが可能となる。よって、こ
のレジストマスクを用いて例えばボトムウエルを形成す
る際には、エクステンション部がほとんど生じないボト
ムウエルを形成することが可能である。なお、不純物領
域の形成後には、マスクされていない領域の下地膜は除
去するものとする。
ては、下地膜を金属膜にすればよい。この金属膜のなか
でも、反射率のより高いアルミニウムや銅等を用いると
より好適である。このように、半導体基板とレジスト膜
間に金属膜を形成することで、レジストを通過した光が
金属膜で反射されるので、レジスト膜の底部での光の強
度を強くすることが可能で、さらに、マスクエッジ領域
近傍の金属膜により、非マスク領域から所定入射角を有
して入射された光がマスクエッジ領域のレジスト膜底部
に反射することになるので、レジスト側壁の底部に生じ
るテーパの幅を抑制することが可能となる。よって、こ
のレジストマスクを用いて例えばボトムウエルを形成す
る際には、エクステンション部がほとんど生じないボト
ムウエルを形成することが可能である。なお、不純物領
域の形成後には、マスクされていない領域の下地膜は除
去するものとする。
【００４８】上記下地膜の反射率を設定する他の手法と
しては、下地膜を屈折率の異なる複数の膜を積層した積
層膜にし、露光時に各々の膜の反射光により上記レジス
ト膜の底部における光の強度が高くなるようにすればよ
い。
しては、下地膜を屈折率の異なる複数の膜を積層した積
層膜にし、露光時に各々の膜の反射光により上記レジス
ト膜の底部における光の強度が高くなるようにすればよ
い。
【００４９】上記下地膜は、少なくとも屈折率の異なる
２つの膜からなっていればよく、この下地膜を、さらに
複数積層すると、より反射率が向上し、レジスト膜底部
における光の強度を高くすることができる。なお、この
ような下地膜としては、ポリシリコン膜及び酸化シリコ
ン膜を用いるとよい。
２つの膜からなっていればよく、この下地膜を、さらに
複数積層すると、より反射率が向上し、レジスト膜底部
における光の強度を高くすることができる。なお、この
ような下地膜としては、ポリシリコン膜及び酸化シリコ
ン膜を用いるとよい。
【００５０】このように下地膜を積層膜とすることで、
露光時に各々の膜の反射光によりレジスト膜底部の光の
強度が高くなりレジスト側壁の底部に生じるテーパの幅
を抑制することが可能となる。なお、上記下地膜の膜厚
を光学的波長の略1/4にすると、レジスト底部での光の
強度がより高くなるので、下地膜の膜厚は、上記値にな
るよう設定するのが好ましい。
露光時に各々の膜の反射光によりレジスト膜底部の光の
強度が高くなりレジスト側壁の底部に生じるテーパの幅
を抑制することが可能となる。なお、上記下地膜の膜厚
を光学的波長の略1/4にすると、レジスト底部での光の
強度がより高くなるので、下地膜の膜厚は、上記値にな
るよう設定するのが好ましい。
【００５１】
【発明の実施の形態】実施の形態１．図１〜図７は本実
施の形態１による半導体装置の製造工程を示す概略断面
図である。まず、図１に示すように、半導体基板１上に
シリコン酸化膜等の下地膜２を形成する。この下地膜２
は転写工程やイオン注入工程の際に半導体基板１の表面
が汚染されるのを防ぐためである。
施の形態１による半導体装置の製造工程を示す概略断面
図である。まず、図１に示すように、半導体基板１上に
シリコン酸化膜等の下地膜２を形成する。この下地膜２
は転写工程やイオン注入工程の際に半導体基板１の表面
が汚染されるのを防ぐためである。
【００５２】次に、図２に示すように、下地膜２上にポ
ジ型の酸発生化学増幅型レジスト膜３ａを塗布した後、
マスク領域５ａにマスクを形成し（マスクの図示は省略
する）、水銀ランプのｇ−line、ｉ−line、エキシマレ
ーザのKrF等の単色光を照射することにより、非マスク
領域６ａの酸発生化学増幅型レジスト膜３ａをアルカリ
可溶性にする。その後、ポストベーク処理、現像処理を
施して、アルカリ可溶になった酸発生化学増幅型レジス
ト膜３ａを除去し、所定パターンを有するレジストマス
ク３ａを形成する。その後、このレジストマスク３ａ上
から、例えば、リンイオンを400keV、le13／cm2の条件
で注入すると、図２に示すようなＮウエル４が形成され
る。なお、上記塗布する酸発生型化学増幅型レジスト膜
３ａの膜厚は、Ｎウエル４形成のために使用可能なレジ
ストマスクとして機能すればよいので、その膜厚は、１
〜３μｍ程度にすればよい。
ジ型の酸発生化学増幅型レジスト膜３ａを塗布した後、
マスク領域５ａにマスクを形成し（マスクの図示は省略
する）、水銀ランプのｇ−line、ｉ−line、エキシマレ
ーザのKrF等の単色光を照射することにより、非マスク
領域６ａの酸発生化学増幅型レジスト膜３ａをアルカリ
可溶性にする。その後、ポストベーク処理、現像処理を
施して、アルカリ可溶になった酸発生化学増幅型レジス
ト膜３ａを除去し、所定パターンを有するレジストマス
ク３ａを形成する。その後、このレジストマスク３ａ上
から、例えば、リンイオンを400keV、le13／cm2の条件
で注入すると、図２に示すようなＮウエル４が形成され
る。なお、上記塗布する酸発生型化学増幅型レジスト膜
３ａの膜厚は、Ｎウエル４形成のために使用可能なレジ
ストマスクとして機能すればよいので、その膜厚は、１
〜３μｍ程度にすればよい。
【００５３】なお、ポジ型の酸発生化学増幅型レジスト
３ａは光が当たるとレジスト中で発生した酸を触媒とし
て溶解抑止基が分解され、アルカリ可溶になる。一方、
光が当たらないとレジスト中で酸が発生せず、アルカリ
現像液には不溶のままである。
３ａは光が当たるとレジスト中で発生した酸を触媒とし
て溶解抑止基が分解され、アルカリ可溶になる。一方、
光が当たらないとレジスト中で酸が発生せず、アルカリ
現像液には不溶のままである。
【００５４】このようにＮウエル４を形成した後、上記
レジストマスク３ａをエッチングにより除去し、図３に
示すように、新たに第１のレジスト膜３ｂをウエハ全面
に塗布する。この塗布するレジスト膜３ｂは、ポジ型の
酸発生化学増幅型レジスト膜を用い、また、後にBNウエ
ルをイオン注入する際のマスクとして機能させるので、
上記Ｎウエル４形成時に使用したレジストマスク３ａと
は異なり、さらに高エネルギーイオン注入の際のマスク
として機能するよう、第１のレジスト膜３ｂの膜厚は、
先のレジスト膜３ａの膜厚よりも十分厚く設定する。な
お、この膜厚は一般には、１〜５μｍ程度に、好適には
２〜３μｍにすればよい。
レジストマスク３ａをエッチングにより除去し、図３に
示すように、新たに第１のレジスト膜３ｂをウエハ全面
に塗布する。この塗布するレジスト膜３ｂは、ポジ型の
酸発生化学増幅型レジスト膜を用い、また、後にBNウエ
ルをイオン注入する際のマスクとして機能させるので、
上記Ｎウエル４形成時に使用したレジストマスク３ａと
は異なり、さらに高エネルギーイオン注入の際のマスク
として機能するよう、第１のレジスト膜３ｂの膜厚は、
先のレジスト膜３ａの膜厚よりも十分厚く設定する。な
お、この膜厚は一般には、１〜５μｍ程度に、好適には
２〜３μｍにすればよい。
【００５５】次に、図４に示すように、マスク領域５ｂ
にマスクを形成する（図示は省略する）。ここで注意す
ることは、形成するウエル間の距離を小さくするため
に、マスクエッジがＮウエル４の側壁部７よりレジスト
マスク３ｂのテーパの幅の分だけＮウエル４の内側にな
るよう予め設定することである。このようにしてマスク
を形成した後に、このマスク上から例えば、KrFエキシ
マレーザから発生した波長248nmの単色光を照射し、非
マスク領域６ｂ下の第１のレジスト膜３ｂを露光しアル
カリ可溶性にする。なお、上記レジスト膜３ａ同様、第
１のレジスト膜３ｂもポジ型であるので、露光された部
位のみがアルカリ可溶になる。そして、ポストベーク処
理、アルカリ現像液での現像処理を施し、アルカリ可溶
になった第１のレジスト膜３ｂを除去することで、所定
パターンを有する第１のレジストマスク３ｂが形成され
る。
にマスクを形成する（図示は省略する）。ここで注意す
ることは、形成するウエル間の距離を小さくするため
に、マスクエッジがＮウエル４の側壁部７よりレジスト
マスク３ｂのテーパの幅の分だけＮウエル４の内側にな
るよう予め設定することである。このようにしてマスク
を形成した後に、このマスク上から例えば、KrFエキシ
マレーザから発生した波長248nmの単色光を照射し、非
マスク領域６ｂ下の第１のレジスト膜３ｂを露光しアル
カリ可溶性にする。なお、上記レジスト膜３ａ同様、第
１のレジスト膜３ｂもポジ型であるので、露光された部
位のみがアルカリ可溶になる。そして、ポストベーク処
理、アルカリ現像液での現像処理を施し、アルカリ可溶
になった第１のレジスト膜３ｂを除去することで、所定
パターンを有する第１のレジストマスク３ｂが形成され
る。
【００５６】しかしながら、第１のレジストマスク３ｂ
の側壁付近には、図４に示すようにテーパ部８が形成さ
れてしまう。このこのテーパ部８の幅Ｗ１は、第１のレ
ジスト膜３ｂの膜厚等により変化するが、第１のレジス
ト膜３ｂの膜厚が厚いことより、例えば、500〜1000Å
程度と大きなものとなる。そのため、この第１のレジス
トマスク３ｂを用いてBNウエルを形成すると、このテー
パ部８の影響でエクステンション部が形成されてしま
う。そこで、本実施の形態では、下記のようにして、テ
ーパの幅の小さい第２のレジストマスクを形成すること
で、エクステンション部の形成が抑制されるようにす
る。以下、BNウエル形成時に使用する第２のレジストマ
スクの形成方法を説明する。
の側壁付近には、図４に示すようにテーパ部８が形成さ
れてしまう。このこのテーパ部８の幅Ｗ１は、第１のレ
ジスト膜３ｂの膜厚等により変化するが、第１のレジス
ト膜３ｂの膜厚が厚いことより、例えば、500〜1000Å
程度と大きなものとなる。そのため、この第１のレジス
トマスク３ｂを用いてBNウエルを形成すると、このテー
パ部８の影響でエクステンション部が形成されてしま
う。そこで、本実施の形態では、下記のようにして、テ
ーパの幅の小さい第２のレジストマスクを形成すること
で、エクステンション部の形成が抑制されるようにす
る。以下、BNウエル形成時に使用する第２のレジストマ
スクの形成方法を説明する。
【００５７】上記のように第１のレジストマスク３ｂを
形成した後に、図５に示すように、第１のレジストマス
ク（酸発生化学増幅型レジスト）３ｂが形成された半導
体基板上に第２のレジスト膜９を一様に塗布する。ここ
で、この塗布する第２のレジスト膜９は、水溶性の樹脂
と水溶性架橋剤を混合したものからなり、酸触媒下で架
橋反応が生じるもので、酸との反応前には、水溶性、特
にはアルカリ可溶性の非架橋部位からなり、酸を触媒と
した架橋反応により形成された架橋部位のみが非水溶
性、特にはアルカリ不溶性になる特性を有するものであ
る。
形成した後に、図５に示すように、第１のレジストマス
ク（酸発生化学増幅型レジスト）３ｂが形成された半導
体基板上に第２のレジスト膜９を一様に塗布する。ここ
で、この塗布する第２のレジスト膜９は、水溶性の樹脂
と水溶性架橋剤を混合したものからなり、酸触媒下で架
橋反応が生じるもので、酸との反応前には、水溶性、特
にはアルカリ可溶性の非架橋部位からなり、酸を触媒と
した架橋反応により形成された架橋部位のみが非水溶
性、特にはアルカリ不溶性になる特性を有するものであ
る。
【００５８】この水溶性の樹脂としては、ポリアクリル
酸、ポリビニルアセタール、ポリビニルピロリドン、ポ
リビニルアルコール、ポリエチレンイミン、ポリエチレ
ンオキシド、スチレン−無水マレイン酸共重合体、ポリ
ビニルアミン、ポリアリルアミン、オキサゾリン基含有
水溶性樹脂、水溶性メラミン樹脂、水溶性尿素樹脂、ア
ルキッド樹脂、スルホンアミドが挙げられる。
酸、ポリビニルアセタール、ポリビニルピロリドン、ポ
リビニルアルコール、ポリエチレンイミン、ポリエチレ
ンオキシド、スチレン−無水マレイン酸共重合体、ポリ
ビニルアミン、ポリアリルアミン、オキサゾリン基含有
水溶性樹脂、水溶性メラミン樹脂、水溶性尿素樹脂、ア
ルキッド樹脂、スルホンアミドが挙げられる。
【００５９】そして、水溶性架橋剤としては、メラミン
系架橋剤、尿素系架橋剤、アミノ系架橋剤が挙げらる。
このなかで、メラミン系架橋剤としては、メラミン誘導
体、メチロールメラミン誘導体などが挙げられ、尿素系
架橋剤としては、尿素誘導体、メチロール尿素誘導体、
エチレン尿素カルボン酸、メチロールエチレン尿素誘導
体などが挙げられ、アミノ系架橋剤としては、ベンゾグ
アナミン、グリコールウリル、イソシアネートなどが挙
げられる。なかでも、酸触媒下での架橋反応の安定性の
観点から、例えば、水溶性メラミン樹脂（水溶性樹脂）
とメラミン誘導体（架橋剤）とを混合したものを用いる
のが好ましい。
系架橋剤、尿素系架橋剤、アミノ系架橋剤が挙げらる。
このなかで、メラミン系架橋剤としては、メラミン誘導
体、メチロールメラミン誘導体などが挙げられ、尿素系
架橋剤としては、尿素誘導体、メチロール尿素誘導体、
エチレン尿素カルボン酸、メチロールエチレン尿素誘導
体などが挙げられ、アミノ系架橋剤としては、ベンゾグ
アナミン、グリコールウリル、イソシアネートなどが挙
げられる。なかでも、酸触媒下での架橋反応の安定性の
観点から、例えば、水溶性メラミン樹脂（水溶性樹脂）
とメラミン誘導体（架橋剤）とを混合したものを用いる
のが好ましい。
【００６０】なお、この塗布する第２のレジスト膜９の
膜厚は、一般には、10〜100Åにすればよいが、架橋反
応の条件や架橋部位の形成部位等の関係より、好ましく
は、30〜50Åの膜厚にするのがよい。
膜厚は、一般には、10〜100Åにすればよいが、架橋反
応の条件や架橋部位の形成部位等の関係より、好ましく
は、30〜50Åの膜厚にするのがよい。
【００６１】このように第１のレジストマスク３ｂ上に
第２のレジスト膜９を形成した後、ベーク処理を施す
と、第１のレジストマスク３ｂである酸発生化学増幅型
レジスト中に含まれる酸が図６の矢印で示すように第１
のレジストマスク３ｂから第２のレジスト膜９へ熱拡散
し、第２のレジスト膜９と酸とが反応する。第２のレジ
スト膜９と酸とが反応すると、酸を触媒として架橋反応
が起こり、その部位に架橋部位９ａが構成され非水溶性
に変化する。逆に、下地膜２上の第２のレジスト膜９は
第１のレジストマスク３ｂと接していないことより酸の
供給源がなく、この領域（非架橋部位）９ｂでは架橋反
応が起こらないので、水溶性のままである。
第２のレジスト膜９を形成した後、ベーク処理を施す
と、第１のレジストマスク３ｂである酸発生化学増幅型
レジスト中に含まれる酸が図６の矢印で示すように第１
のレジストマスク３ｂから第２のレジスト膜９へ熱拡散
し、第２のレジスト膜９と酸とが反応する。第２のレジ
スト膜９と酸とが反応すると、酸を触媒として架橋反応
が起こり、その部位に架橋部位９ａが構成され非水溶性
に変化する。逆に、下地膜２上の第２のレジスト膜９は
第１のレジストマスク３ｂと接していないことより酸の
供給源がなく、この領域（非架橋部位）９ｂでは架橋反
応が起こらないので、水溶性のままである。
【００６２】そのため、アルカリ現像液で現像処理をす
ると、図６に示すように、第２のレジスト膜９における
架橋部位９ａのみが残り、非架橋部位９ｂの領域は除去
される。その結果、第１のレジストマスク３ｂと残存し
た架橋部位９ａとからなる第２のレジストマスクが形成
されることになる。この第２のレジストマスクでは、第
１のレジストマスク３ｂ上に架橋部位９ａが形成されて
いるので、第２のレジストマスクのテーパの幅は、図６
に示すように、Ｗ２となり、Ｗ１に比し小さくすること
ができる。
ると、図６に示すように、第２のレジスト膜９における
架橋部位９ａのみが残り、非架橋部位９ｂの領域は除去
される。その結果、第１のレジストマスク３ｂと残存し
た架橋部位９ａとからなる第２のレジストマスクが形成
されることになる。この第２のレジストマスクでは、第
１のレジストマスク３ｂ上に架橋部位９ａが形成されて
いるので、第２のレジストマスクのテーパの幅は、図６
に示すように、Ｗ２となり、Ｗ１に比し小さくすること
ができる。
【００６３】なお、この残存する架橋部位の膜厚は、実
験の結果、テーパ部上の方が、平坦な部位上よりもより
多く残存することが確認されており、下地の形状に依存
するものと考えられる。このような特性から、第２のレ
ジストマスクにおけるテーパの幅を小さくすることがで
きる。
験の結果、テーパ部上の方が、平坦な部位上よりもより
多く残存することが確認されており、下地の形状に依存
するものと考えられる。このような特性から、第２のレ
ジストマスクにおけるテーパの幅を小さくすることがで
きる。
【００６４】上記ベーク処理時の温度は、第１のレジス
トマスク３ｂである酸発生化学増幅型レジストから第２
のレジスト膜９に酸が熱拡散する温度でなければならな
いが、一般のベーク処理時の温度で十分酸が熱拡散する
ことより、上記ベーク処理時の温度は、100〜150℃であ
ればよい。なお、本実施の形態では、約115℃で１分間
ベーク処理させた。
トマスク３ｂである酸発生化学増幅型レジストから第２
のレジスト膜９に酸が熱拡散する温度でなければならな
いが、一般のベーク処理時の温度で十分酸が熱拡散する
ことより、上記ベーク処理時の温度は、100〜150℃であ
ればよい。なお、本実施の形態では、約115℃で１分間
ベーク処理させた。
【００６５】なお、上記第１のレジストマスク３ｂの形
成工程で説明したように、マスク領域５ｂ上に形成する
マスク（図示していない）のマスクエッジについては、
Ｎウエルの内側へレジストのテーパ分だけオフセットを
とっているので、架橋部位を残存させて第２のレジスト
マスクが形成された段階で、第２のレジストマスクの側
壁が当初設計していたマスクエッジとほぼ一致するよう
にレジストマスクを形成することができる。
成工程で説明したように、マスク領域５ｂ上に形成する
マスク（図示していない）のマスクエッジについては、
Ｎウエルの内側へレジストのテーパ分だけオフセットを
とっているので、架橋部位を残存させて第２のレジスト
マスクが形成された段階で、第２のレジストマスクの側
壁が当初設計していたマスクエッジとほぼ一致するよう
にレジストマスクを形成することができる。
【００６６】このように第２のレジストマスクを形成
後、この第２のレジストマスク上から、例えば、ボロン
イオンを300keV、le13／cm2の条件でイオン照射してPウ
エル１０を形成し、その後、例えばリンイオンを2MeV、
le13／cm2の条件で高エネルギーイオン照射してPウエル
１０の下部にBNウエル１１を形成すると、図７に示すよ
うになる。ここで、上記第２のレジストマスクにおける
テーパの幅が小さいので、図７に示すようにBNウエル１
１にはほとんどエクステンション部が形成されないこと
になる。
後、この第２のレジストマスク上から、例えば、ボロン
イオンを300keV、le13／cm2の条件でイオン照射してPウ
エル１０を形成し、その後、例えばリンイオンを2MeV、
le13／cm2の条件で高エネルギーイオン照射してPウエル
１０の下部にBNウエル１１を形成すると、図７に示すよ
うになる。ここで、上記第２のレジストマスクにおける
テーパの幅が小さいので、図７に示すようにBNウエル１
１にはほとんどエクステンション部が形成されないこと
になる。
【００６７】本実施の形態の半導体装置の製造方法で
は、側壁にテーパ部を有する酸発生化学増幅型レジスト
上に、酸との反応により架橋反応を起こすレジスト膜を
形成し、酸発生化学増幅型レジストから発生する酸と上
記レジスト膜との架橋反応により架橋部位を形成し、架
橋反応を生じない非架橋部位を除去することで、酸発生
化学増幅型レジストと架橋部位とからなるレジストマス
クを形成するようにしているので、レジストマスクのテ
ーパ部の幅を小さくでき、正確なパターンの形成が可能
となる。
は、側壁にテーパ部を有する酸発生化学増幅型レジスト
上に、酸との反応により架橋反応を起こすレジスト膜を
形成し、酸発生化学増幅型レジストから発生する酸と上
記レジスト膜との架橋反応により架橋部位を形成し、架
橋反応を生じない非架橋部位を除去することで、酸発生
化学増幅型レジストと架橋部位とからなるレジストマス
クを形成するようにしているので、レジストマスクのテ
ーパ部の幅を小さくでき、正確なパターンの形成が可能
となる。
【００６８】さらに、BNウエルを形成する際には、大き
なBNエクステンション部が形成されることがないので、
最大ウエル耐圧を保証した場合に、ウエル間とウエルに
形成する素子との最小距離を小さくすることができ、チ
ップ面積が小さい半導体装置を実現することができる。
なBNエクステンション部が形成されることがないので、
最大ウエル耐圧を保証した場合に、ウエル間とウエルに
形成する素子との最小距離を小さくすることができ、チ
ップ面積が小さい半導体装置を実現することができる。
【００６９】実施の形態２．実施の形態１では、第１の
レジストマスクとして酸発生化学増幅型レジストを用
い、この酸発生型化学増幅型レジスト中に含まれる酸と
第２のレジスト膜とを反応させるようにしている。しか
しながら、この酸発生化学増幅型レジストは、転写工程
において必ず使用されるものではなく、例えば、ｉ線ス
テッパー等、用途等の応じて酸が含まれない（酸が発生
しない）レジストが使用される場合がある。このような
場合には、レジスト中に酸が含まれていないので、実施
の形態１で説明したような第２のレジスト膜の特性を利
用することができない。
レジストマスクとして酸発生化学増幅型レジストを用
い、この酸発生型化学増幅型レジスト中に含まれる酸と
第２のレジスト膜とを反応させるようにしている。しか
しながら、この酸発生化学増幅型レジストは、転写工程
において必ず使用されるものではなく、例えば、ｉ線ス
テッパー等、用途等の応じて酸が含まれない（酸が発生
しない）レジストが使用される場合がある。このような
場合には、レジスト中に酸が含まれていないので、実施
の形態１で説明したような第２のレジスト膜の特性を利
用することができない。
【００７０】しかしながら、ウエル工程のマスクパター
ニングではパターンの間隔が大きいので無理に値段の高
いKrF用のレジストを用いる必要はなく、ｉ線レジスト
と上記第２のレジスト膜を組み合わせてレジストマスク
側壁でのテーパの幅を小さくすることができれば、製造
コストを削減することができる。そこで、ｉ線レジスト
からなる第１のレジストマスクの形成後に第１のレジス
トマスク上に酸を形成するか、あるいは、第２のレジス
ト膜に酸性イオンを注入するようにすれば、酸が含まれ
ていないレジストであっても、上記第２のレジスト膜と
酸とを反応させることが可能となる。以下、この手法を
説明する。
ニングではパターンの間隔が大きいので無理に値段の高
いKrF用のレジストを用いる必要はなく、ｉ線レジスト
と上記第２のレジスト膜を組み合わせてレジストマスク
側壁でのテーパの幅を小さくすることができれば、製造
コストを削減することができる。そこで、ｉ線レジスト
からなる第１のレジストマスクの形成後に第１のレジス
トマスク上に酸を形成するか、あるいは、第２のレジス
ト膜に酸性イオンを注入するようにすれば、酸が含まれ
ていないレジストであっても、上記第２のレジスト膜と
酸とを反応させることが可能となる。以下、この手法を
説明する。
【００７１】まず、第１のレジストマスク上に酸を形成
することで、第２のレジスト膜と酸とを反応させる手法
を説明する。この手法では、実施の形態１で説明したの
と同様にして、半導体基板の表層にＮウエルを形成後、
所定パターンを有する第１のレジストマスクを形成す
る。なお、この第１のレジストマスクは酸を発生するレ
ジストではなく、レジスト自身は酸を発生することのな
い、例えば、ノボラック−ナフトキノンジアジド系ポジ
型フォトレジスト等のｉ線レジストを用いるものとす
る。その後、この第１のレジストマスク上に酸を塗布、
又は酸性溶液に浸すことにより第１のレジストマスク上
に酸を形成する。なお、上記酸としては、カルボン酸系
の低分子酸などが好適である。後は、実施の形態１で説
明したのと同様に、第２のレジスト膜を塗布し架橋部位
を形成することで第２のレジストマスクが形成される。
その他は、実施の形態１で説明したのと同様であるので
説明は省略する。
することで、第２のレジスト膜と酸とを反応させる手法
を説明する。この手法では、実施の形態１で説明したの
と同様にして、半導体基板の表層にＮウエルを形成後、
所定パターンを有する第１のレジストマスクを形成す
る。なお、この第１のレジストマスクは酸を発生するレ
ジストではなく、レジスト自身は酸を発生することのな
い、例えば、ノボラック−ナフトキノンジアジド系ポジ
型フォトレジスト等のｉ線レジストを用いるものとす
る。その後、この第１のレジストマスク上に酸を塗布、
又は酸性溶液に浸すことにより第１のレジストマスク上
に酸を形成する。なお、上記酸としては、カルボン酸系
の低分子酸などが好適である。後は、実施の形態１で説
明したのと同様に、第２のレジスト膜を塗布し架橋部位
を形成することで第２のレジストマスクが形成される。
その他は、実施の形態１で説明したのと同様であるので
説明は省略する。
【００７２】次に、第２のレジストマスクに酸性イオン
を注入することで、第２のレジスト膜と酸とを反応させ
る手法を説明する。この手法では、実施の形態１で説明
したのと同様にして、半導体基板の表層にＮウエルを形
成後、第１のレジストマスクを形成し、さらに第２のレ
ジスト膜を形成する。なお、この第１のレジストマスク
は酸を発生するレジストではなく、レジスト自身は酸を
発生することのない、例えば、ノボラック−ナフトキノ
ンジアジド系ポジ型フォトレジスト等のｉ線レジストを
用いるものとする。その後、第２のレジスト膜と酸とを
反応させるため、第２のレジスト膜上から酸性イオンを
注入するようにする。この注入方法としては、イオン注
入機やFIB（Focused Ion Beam）装置を用いて注入を
行えばよい。ここで、注入する酸性イオンとしては、水
素イオンＨ+を用いるのが好適である。その他は、実施
の形態１で説明したのと同様であるので説明は省略す
る。
を注入することで、第２のレジスト膜と酸とを反応させ
る手法を説明する。この手法では、実施の形態１で説明
したのと同様にして、半導体基板の表層にＮウエルを形
成後、第１のレジストマスクを形成し、さらに第２のレ
ジスト膜を形成する。なお、この第１のレジストマスク
は酸を発生するレジストではなく、レジスト自身は酸を
発生することのない、例えば、ノボラック−ナフトキノ
ンジアジド系ポジ型フォトレジスト等のｉ線レジストを
用いるものとする。その後、第２のレジスト膜と酸とを
反応させるため、第２のレジスト膜上から酸性イオンを
注入するようにする。この注入方法としては、イオン注
入機やFIB（Focused Ion Beam）装置を用いて注入を
行えばよい。ここで、注入する酸性イオンとしては、水
素イオンＨ+を用いるのが好適である。その他は、実施
の形態１で説明したのと同様であるので説明は省略す
る。
【００７３】なお、上記酸、あるいは酸性イオンを注入
する際には、マスクをかけて第２のレジスト膜に選択的
に酸または酸性イオンを注入するようにすることが好ま
しい。逆に、上記酸あるいは酸性イオンを注入する際
に、マスクをかけずに酸性イオンを全体に注入すること
も可能である。この場合には、第２のレジスト膜と酸と
を反応させた後、例えば、１１５℃でベーク処理をする
と、実施の形態１で説明したように、第１のレジストマ
スク上の第２のレジスト膜のみが反応するのではなく、
第２のレジスト膜の全面が酸と反応することになる。よ
って、図６と同様に第１のレジストマスク及び第１のレ
ジストマスク上に形成された架橋部位からなる第２のレ
ジストマスクにおける側壁のテーパ部の幅を小さくする
ことができるが、非マスク領域においても架橋部位が生
じてしまうことになる。しかしながら、この問題点は、
不純物照射する際に、非マスク領域での架橋部位を注入
イオンが通過可能なエネルギー分だけ注入エネルギーを
高くすることで、この問題を解決できる。
する際には、マスクをかけて第２のレジスト膜に選択的
に酸または酸性イオンを注入するようにすることが好ま
しい。逆に、上記酸あるいは酸性イオンを注入する際
に、マスクをかけずに酸性イオンを全体に注入すること
も可能である。この場合には、第２のレジスト膜と酸と
を反応させた後、例えば、１１５℃でベーク処理をする
と、実施の形態１で説明したように、第１のレジストマ
スク上の第２のレジスト膜のみが反応するのではなく、
第２のレジスト膜の全面が酸と反応することになる。よ
って、図６と同様に第１のレジストマスク及び第１のレ
ジストマスク上に形成された架橋部位からなる第２のレ
ジストマスクにおける側壁のテーパ部の幅を小さくする
ことができるが、非マスク領域においても架橋部位が生
じてしまうことになる。しかしながら、この問題点は、
不純物照射する際に、非マスク領域での架橋部位を注入
イオンが通過可能なエネルギー分だけ注入エネルギーを
高くすることで、この問題を解決できる。
【００７４】本実施の形態の半導体装置の製造方法で
は、酸あるいは酸性イオンを第２のレジスト膜に注入す
ることにより、酸とレジスト膜とが反応するようにして
いるので、レジスト膜へ注入する酸の量を制御すること
が容易であるとともに、酸と反応後の架橋部位の寸法が
ばらつきくのを小さくでき、量産に適している。
は、酸あるいは酸性イオンを第２のレジスト膜に注入す
ることにより、酸とレジスト膜とが反応するようにして
いるので、レジスト膜へ注入する酸の量を制御すること
が容易であるとともに、酸と反応後の架橋部位の寸法が
ばらつきくのを小さくでき、量産に適している。
【００７５】実施の形態３．本実施の形態３の半導体装
置の製造方法は、ボトムＮウエル（BNウエル）を形成す
る際に使用するレジストマスクを形成するときの転写工
程において、下地膜の表面で所定方向に反射する露光光
の位相と、下地膜下面で反射し下地膜の表面を所定方向
に通過する露光光の位相とが下地膜の表面で一致するよ
うにしたものである。以下、これらの１実施の形態を説
明する。
置の製造方法は、ボトムＮウエル（BNウエル）を形成す
る際に使用するレジストマスクを形成するときの転写工
程において、下地膜の表面で所定方向に反射する露光光
の位相と、下地膜下面で反射し下地膜の表面を所定方向
に通過する露光光の位相とが下地膜の表面で一致するよ
うにしたものである。以下、これらの１実施の形態を説
明する。
【００７６】図８〜図１３は本実施の形態３による半導
体装置の製造工程を説明するための概略断面図である。
まず、図８に示すように、半導体基板１上にシリコン酸
化膜等の下地膜２を形成する。この下地膜２の膜厚につ
いては後で詳細に説明する。なお、この下地膜２を形成
するのは、転写工程やイオン注入工程の際に半導体基板
１の表面が汚染されるのを防ぐためである。
体装置の製造工程を説明するための概略断面図である。
まず、図８に示すように、半導体基板１上にシリコン酸
化膜等の下地膜２を形成する。この下地膜２の膜厚につ
いては後で詳細に説明する。なお、この下地膜２を形成
するのは、転写工程やイオン注入工程の際に半導体基板
１の表面が汚染されるのを防ぐためである。
【００７７】次に、図９に示すように、下地膜２上にポ
ジ型の酸発生化学増幅型レジスト膜３ａを塗布した後、
マスク領域５ａにマスクを形成し（図示は省略する）、
水銀ランプのｇ−line（波長436nm）、ｉ−line（波長3
65nm）、エキシマレーザのKrF（波長248nm）等の単色光
を照射することにより、非マスク領域６ａ下の酸発生化
学増幅型レジスト膜３ａをアルカリ可溶性にする。そし
て、ポストベーク処理、アルカリ現像液での現像処理を
施し、アルカリ可溶になった酸発生化学増幅型レジスト
膜３ａを除去することで、所定パターンを有するレジス
トマスク３ａが形成される。その後、このレジストマス
ク３ａ上から、例えば、リンイオンを400keV、le13／cm
2の条件のイオン照射により注入すると、図９に示すよ
うなＮウエル４が形成される。なお、上記塗布する酸発
生型化学増幅型レジスト膜３ａの膜厚は、Ｎウエル４形
成のために使用可能なマスクとして機能すればよいの
で、その膜厚は、１〜３μｍ程度にすればよい。
ジ型の酸発生化学増幅型レジスト膜３ａを塗布した後、
マスク領域５ａにマスクを形成し（図示は省略する）、
水銀ランプのｇ−line（波長436nm）、ｉ−line（波長3
65nm）、エキシマレーザのKrF（波長248nm）等の単色光
を照射することにより、非マスク領域６ａ下の酸発生化
学増幅型レジスト膜３ａをアルカリ可溶性にする。そし
て、ポストベーク処理、アルカリ現像液での現像処理を
施し、アルカリ可溶になった酸発生化学増幅型レジスト
膜３ａを除去することで、所定パターンを有するレジス
トマスク３ａが形成される。その後、このレジストマス
ク３ａ上から、例えば、リンイオンを400keV、le13／cm
2の条件のイオン照射により注入すると、図９に示すよ
うなＮウエル４が形成される。なお、上記塗布する酸発
生型化学増幅型レジスト膜３ａの膜厚は、Ｎウエル４形
成のために使用可能なマスクとして機能すればよいの
で、その膜厚は、１〜３μｍ程度にすればよい。
【００７８】このようにＮウエル４を形成した後、上記
レジストマスク３ａをエッチングにより除去し、図１０
に示すように、新たにポジ型の酸発生化学増幅型レジス
ト膜３ｂを半導体基板全面に塗布する。この塗布するレ
ジスト膜３ｂは、後にBNウエルをイオン注入する際のマ
スクとして機能させるので、上記Ｎウエル４形成時に使
用したレジスト３ａとは異なり、さらに高エネルギーイ
オン注入の際のマスクとして機能するよう、レジスト膜
３ｂの膜厚は、先のレジスト３ａの膜厚よりも十分厚く
設定する。なお、この膜厚は１〜５μｍ程度、さらに、
好適には、２〜３μｍ程度にするのがよい。
レジストマスク３ａをエッチングにより除去し、図１０
に示すように、新たにポジ型の酸発生化学増幅型レジス
ト膜３ｂを半導体基板全面に塗布する。この塗布するレ
ジスト膜３ｂは、後にBNウエルをイオン注入する際のマ
スクとして機能させるので、上記Ｎウエル４形成時に使
用したレジスト３ａとは異なり、さらに高エネルギーイ
オン注入の際のマスクとして機能するよう、レジスト膜
３ｂの膜厚は、先のレジスト３ａの膜厚よりも十分厚く
設定する。なお、この膜厚は１〜５μｍ程度、さらに、
好適には、２〜３μｍ程度にするのがよい。
【００７９】次に、図１１に示すように、マスク領域５
ｂにマスクを形成する（図示は省略する）。このように
してマスクを形成した後に、このマスク上から例えば、
KrFエキシマレーザから発生した波長248nmの単色光を照
射し、非マスク領域６ｂの酸発生化学増幅型レジスト膜
３ｂを露光しアルカリ可溶性にする。なお、上記レジス
ト膜３ａ同様、レジスト膜３ｂもポジ型であるので、露
光された部位のみがアルカリ可溶になる。そして、ポス
トベーク処理、アルカリ現像液での現像処理を施し、ア
ルカリ可溶になった酸発生化学増幅型レジスト膜３ｂを
除去することで、所定パターンを有するレジストマスク
３ｂが形成される。
ｂにマスクを形成する（図示は省略する）。このように
してマスクを形成した後に、このマスク上から例えば、
KrFエキシマレーザから発生した波長248nmの単色光を照
射し、非マスク領域６ｂの酸発生化学増幅型レジスト膜
３ｂを露光しアルカリ可溶性にする。なお、上記レジス
ト膜３ａ同様、レジスト膜３ｂもポジ型であるので、露
光された部位のみがアルカリ可溶になる。そして、ポス
トベーク処理、アルカリ現像液での現像処理を施し、ア
ルカリ可溶になった酸発生化学増幅型レジスト膜３ｂを
除去することで、所定パターンを有するレジストマスク
３ｂが形成される。
【００８０】ここで、この露光時には、上記下地膜の表
面で所定方向に反射する露光光の位相と、上記下地膜下
面で反射し上記下地膜の表面を上記所定方向に通過する
露光光の位相とが上記下地膜の表面で一致するようにす
る。このように両光の位相を一致させるには、先に図１
で説明した下地膜２の形成時に、下地膜２を所定の膜厚
にすることで両光の位相が一致するようにする。以下
に、両露光光の位相が一致するような下地膜２の膜厚の
導出方法を説明する。
面で所定方向に反射する露光光の位相と、上記下地膜下
面で反射し上記下地膜の表面を上記所定方向に通過する
露光光の位相とが上記下地膜の表面で一致するようにす
る。このように両光の位相を一致させるには、先に図１
で説明した下地膜２の形成時に、下地膜２を所定の膜厚
にすることで両光の位相が一致するようにする。以下
に、両露光光の位相が一致するような下地膜２の膜厚の
導出方法を説明する。
【００８１】図１２は半導体基板１上に膜厚ｄの下地膜
２を介して形成されたレジスト膜３上に入射角θ0で入
射した光の下地膜２表面で反射された光と、下面で反射
された光との関係を示すため、下地膜２と半導体基板１
の界面付近を拡大した断面図である。
２を介して形成されたレジスト膜３上に入射角θ0で入
射した光の下地膜２表面で反射された光と、下面で反射
された光との関係を示すため、下地膜２と半導体基板１
の界面付近を拡大した断面図である。
【００８２】図に示すように、空気中での波長がλ0の
露光光が空気中から第１の媒質（レジスト膜３）に入射
角θ0で入射した場合を考える。ここで、n0（＝１）は
空気の屈折率、n1は第１の媒質の屈折率、n2は第２の媒
質（下地膜２）の屈折率とし、λ1は第１の媒質中の光
の波長、λ2は第２の媒質中の光の波長とする。
露光光が空気中から第１の媒質（レジスト膜３）に入射
角θ0で入射した場合を考える。ここで、n0（＝１）は
空気の屈折率、n1は第１の媒質の屈折率、n2は第２の媒
質（下地膜２）の屈折率とし、λ1は第１の媒質中の光
の波長、λ2は第２の媒質中の光の波長とする。
【００８３】このように空気中から入射角θ0で第１の
媒質（レジスト膜３）に入射した光は、第１の媒質（レ
ジスト膜３）の表面で屈折し、屈折角θ1で入射するこ
とになる。このように屈折角θ1で入射した光は、入射
角θ1で第２の媒質（下地膜２）の表面（点A）に入射す
る。このように、第２の媒質（下地膜２）に入射した光
の一部は、第２の媒質（下地膜２）の表面で屈折し、屈
折率θ2で第２の媒質（下地膜２）に入射することにな
る。そして、この入射光は第２の媒質（下地膜２）の下
面（点Ｂ）でほぼ全反射し、第２の媒質（下地膜２）の
表面（点Ｃ）に到達する。このとき、第２の媒質（下地
膜２）下面での反射角がθ2であるので、第２の媒質
（下地膜２）の表面には角度θ2で入射されることにな
る。そして、このように第２の媒質（下地膜２）の表面
に入射角θ2で入射した光は、屈折の可逆性から屈折角
がθ1になる。
媒質（レジスト膜３）に入射した光は、第１の媒質（レ
ジスト膜３）の表面で屈折し、屈折角θ1で入射するこ
とになる。このように屈折角θ1で入射した光は、入射
角θ1で第２の媒質（下地膜２）の表面（点A）に入射す
る。このように、第２の媒質（下地膜２）に入射した光
の一部は、第２の媒質（下地膜２）の表面で屈折し、屈
折率θ2で第２の媒質（下地膜２）に入射することにな
る。そして、この入射光は第２の媒質（下地膜２）の下
面（点Ｂ）でほぼ全反射し、第２の媒質（下地膜２）の
表面（点Ｃ）に到達する。このとき、第２の媒質（下地
膜２）下面での反射角がθ2であるので、第２の媒質
（下地膜２）の表面には角度θ2で入射されることにな
る。そして、このように第２の媒質（下地膜２）の表面
に入射角θ2で入射した光は、屈折の可逆性から屈折角
がθ1になる。
【００８４】一方、第２の媒質（下地膜２）の表面（点
A）に入射した光の一部は、第２の媒質（下地膜２）の
表面（点A）で反射する。このとき、第１の媒質（レジ
スト膜３）下面での反射角がθ1であるので、反射され
る光の進む角度は反射の対象性からθ1である。
A）に入射した光の一部は、第２の媒質（下地膜２）の
表面（点A）で反射する。このとき、第１の媒質（レジ
スト膜３）下面での反射角がθ1であるので、反射され
る光の進む角度は反射の対象性からθ1である。
【００８５】ここで、入射角θ1で第１の媒質（レジス
ト膜３）の下面に入射した光が反射した反射光と、第２
の媒質（下地膜２）に入射し、この第２の媒質（下地膜
２）下面で反射して、再び第２の媒質（下地膜２）の上
面、すなわち、第１の媒質（レジスト膜３）の下面を通
過する光との光路差△ｄを求める。
ト膜３）の下面に入射した光が反射した反射光と、第２
の媒質（下地膜２）に入射し、この第２の媒質（下地膜
２）下面で反射して、再び第２の媒質（下地膜２）の上
面、すなわち、第１の媒質（レジスト膜３）の下面を通
過する光との光路差△ｄを求める。
【００８６】図１２よりわかるように、反射波の光路A
D、通過する波の光路（AB＋BC）を除けば両光の光路は
同じであるので、これらの差が光路差△ｄとなる。即
ち、光路差△ｄは、次式で与えられる。
D、通過する波の光路（AB＋BC）を除けば両光の光路は
同じであるので、これらの差が光路差△ｄとなる。即
ち、光路差△ｄは、次式で与えられる。
【００８７】 △ｄ＝（AB＋BC）−AD ＝（2・d／cosθ2）−2d・n1／n2・tanθ2cos（π／２−θ1） ＝2d（１／cosθ2−n1／n2・tanθ2sinθ1） ＝2d（１／cosθ2−sinθ2／sinθ1・sinθ2／cosθ2・sinθ1） ＝2d（（１−sin2θ2）／cosθ2）＝2dcosθ2 …（１）
【００８８】また、点Aと点Bで光は反射するので、これ
ら各点で光の位相が進むことになる。ここで、両者の位
相差をφとすると、反射波と通過する光との平面波の位
相が一致するには、光路差△ｄに2πn2／λ1を乗じたも
のからφを引いた値が2πの整数倍である必要がある。
それゆえ、位相が一致する第１の媒質の膜厚ｄは式
（２）で与えられる。
ら各点で光の位相が進むことになる。ここで、両者の位
相差をφとすると、反射波と通過する光との平面波の位
相が一致するには、光路差△ｄに2πn2／λ1を乗じたも
のからφを引いた値が2πの整数倍である必要がある。
それゆえ、位相が一致する第１の媒質の膜厚ｄは式
（２）で与えられる。
【００８９】 2πn2／λ1×2d・cosθ2−φ＝2πm …（２）
【００９０】ただし、ｍは0以上の整数である。実際に
は、光は媒質内を進むにつれて媒質を構成する原子に光
エネルギーを吸収されて減衰する。従って、膜厚ｄが薄
い方が強い反射波が得られる。それゆえ、ｍは0に近い
値である程よい。
は、光は媒質内を進むにつれて媒質を構成する原子に光
エネルギーを吸収されて減衰する。従って、膜厚ｄが薄
い方が強い反射波が得られる。それゆえ、ｍは0に近い
値である程よい。
【００９１】なお、スネル（Snell）の法則から、転写
工程で用いる空気中の光の波長λ0と第１の媒質（レジ
スト膜３）中の光の波長λ1との間、及び、転写工程で
用いる媒質１中（レジスト膜３）の光の波長をλ1と第
１の媒質（下地膜２）中の光の波長λ2との間には、次
の関係が成り立つ。
工程で用いる空気中の光の波長λ0と第１の媒質（レジ
スト膜３）中の光の波長λ1との間、及び、転写工程で
用いる媒質１中（レジスト膜３）の光の波長をλ1と第
１の媒質（下地膜２）中の光の波長λ2との間には、次
の関係が成り立つ。
【００９２】 （sinθ0／sinθ1）＝（n1／n0）＝（λ0／λ1） …（３）
【００９３】 （sinθ1／sinθ2）＝（n2／n1）＝（λ1／λ2） …（４）
【００９４】そして、上記式（３）、式（４）より、媒
質１、２中の屈折波の波長は式（５）、式（６）のよう
に求めることができる。
質１、２中の屈折波の波長は式（５）、式（６）のよう
に求めることができる。
【００９５】λ1＝（n0／n1）λ0 …（５）
【００９６】λ2＝（n1／n2）λ1 …（６）
【００９７】また、最大の入射角θ0はマスクとウエハ
間に存在するプロジェクターレンズの開口数（Numerica
l Aperture）NAで決まり、式（７）で与えられる。
間に存在するプロジェクターレンズの開口数（Numerica
l Aperture）NAで決まり、式（７）で与えられる。
【００９８】NA＝n0sinθ0 …（７）
【００９９】ここで、空気中の光の波長がλ0＝248nmで
あるKrFエキシマレーザーを光源として用いた場合を考
える。空気中の屈折率n0を１、第１の媒質であるレジス
ト膜の屈折率n1を1.8、第２の媒質である酸化シリコン
膜の屈折率n2を1.45である。例えば、開口数NA＝0.5と
すると、式（３）より、θ0＝30゜が得られ、0゜≦θ0
≦30゜の範囲の入射光が得られることがなるが、ここで
は、θ0＝30゜の場合を考える。式（３）を用いると、
レジスト中の入射角θ1＝16.1゜、λ1＝137.8nmが得ら
れる。また、式（４）を用いると、第２の媒質である酸
化シリコン膜中の入射角θ2＝20.2゜が得られる。ここ
で、反射による位相差φ＝πとすると、位相を揃える第
２の媒質である酸化シリコン膜の膜厚ｄは式（２）によ
り、ｍ＝0とすると、λ1＝137.8nm、n2＝1.45を用い
て、ｄ＝25.4nmとなる。
あるKrFエキシマレーザーを光源として用いた場合を考
える。空気中の屈折率n0を１、第１の媒質であるレジス
ト膜の屈折率n1を1.8、第２の媒質である酸化シリコン
膜の屈折率n2を1.45である。例えば、開口数NA＝0.5と
すると、式（３）より、θ0＝30゜が得られ、0゜≦θ0
≦30゜の範囲の入射光が得られることがなるが、ここで
は、θ0＝30゜の場合を考える。式（３）を用いると、
レジスト中の入射角θ1＝16.1゜、λ1＝137.8nmが得ら
れる。また、式（４）を用いると、第２の媒質である酸
化シリコン膜中の入射角θ2＝20.2゜が得られる。ここ
で、反射による位相差φ＝πとすると、位相を揃える第
２の媒質である酸化シリコン膜の膜厚ｄは式（２）によ
り、ｍ＝0とすると、λ1＝137.8nm、n2＝1.45を用い
て、ｄ＝25.4nmとなる。
【０１００】また、例えば、開口数NA＝0.6とすると、
式（３）より、θ1＝19.5゜が得られ、0゜≦θ0≦19.5
゜の範囲の入射光が得られることがなるが、ここでは、
θ0＝19.5゜の場合を考える。また、式（４）より、θ2
＝24.4゜が得られる。ここで、反射による位相差φ＝π
とすると、位相を揃える第２の媒質である酸化シリコン
膜の膜厚ｄは式（２）より、ｍ＝0とすると、ｄ＝26.1n
mである。
式（３）より、θ1＝19.5゜が得られ、0゜≦θ0≦19.5
゜の範囲の入射光が得られることがなるが、ここでは、
θ0＝19.5゜の場合を考える。また、式（４）より、θ2
＝24.4゜が得られる。ここで、反射による位相差φ＝π
とすると、位相を揃える第２の媒質である酸化シリコン
膜の膜厚ｄは式（２）より、ｍ＝0とすると、ｄ＝26.1n
mである。
【０１０１】以上のようにして、露光時に下地膜の表面
で所定方向に反射する露光光の位相と、下地膜下面で反
射し下地膜の表面を上記所定方向に通過する露光光の位
相とが下地膜の表面で一致するように、下地膜の膜厚を
設定することができる。その結果、下地膜の表面、特に
はマスクエッジ領域下部の下地膜の表面での光の強度が
強まり、マスクエッジ領域下部の光の強度が弱いことに
起因して生じるテーパ部の発生を抑制することができ
る。
で所定方向に反射する露光光の位相と、下地膜下面で反
射し下地膜の表面を上記所定方向に通過する露光光の位
相とが下地膜の表面で一致するように、下地膜の膜厚を
設定することができる。その結果、下地膜の表面、特に
はマスクエッジ領域下部の下地膜の表面での光の強度が
強まり、マスクエッジ領域下部の光の強度が弱いことに
起因して生じるテーパ部の発生を抑制することができ
る。
【０１０２】ここで、このマスクエッジ領域下部の光の
強度が高まるよう、位相を揃える光の入射角（下地膜に
入射する光の入射角）を半導体基板に対して、所定角度
傾くようにするのが好ましい。この傾斜角度としては、
使用する露光装置の開口数NA等により変化するが、一般
に、下地膜の表面で反射する露光光の反射角θが、０゜
＜θ≦３０゜になるようにすればよく、さらに、マスク
エッジ領域下部の光の強度がより高めるために、１０゜
≦θ≦２０゜にするのが好適である。
強度が高まるよう、位相を揃える光の入射角（下地膜に
入射する光の入射角）を半導体基板に対して、所定角度
傾くようにするのが好ましい。この傾斜角度としては、
使用する露光装置の開口数NA等により変化するが、一般
に、下地膜の表面で反射する露光光の反射角θが、０゜
＜θ≦３０゜になるようにすればよく、さらに、マスク
エッジ領域下部の光の強度がより高めるために、１０゜
≦θ≦２０゜にするのが好適である。
【０１０３】このように、位相を揃える光の入射角（下
地膜に入射する光の入射角）を半導体基板に対して、所
定角度傾くようにすることで、図１３に示すように、非
マスク領域方向から入射される光により、マスクエッジ
領域下部の光の強度をより高めることができる。
地膜に入射する光の入射角）を半導体基板に対して、所
定角度傾くようにすることで、図１３に示すように、非
マスク領域方向から入射される光により、マスクエッジ
領域下部の光の強度をより高めることができる。
【０１０４】このようにして酸発生化学増幅型レジスタ
３ｂを露光した後、約115℃で１分間ベーク処理を施
す。なお、このベーク処理時の温度は、100〜150℃であ
ればよい。
３ｂを露光した後、約115℃で１分間ベーク処理を施
す。なお、このベーク処理時の温度は、100〜150℃であ
ればよい。
【０１０５】次に、このマスク３ｂ上から、例えば、ボ
ロンイオンを300keV、le13／cm2の条件のイオン照射に
より注入してPウエル１０を形成した後、例えばリンイ
オンを2MeV、le13／cm2の条件で光エネルギーイオン照
射により注入してPウエル１０の下部にBNウエル１１を
形成すると、図１１に示すようになる。ここで、上記レ
ジストマスクのテーパの幅が小さいので、図１１に示す
ようにBNウエル１１にはほとんどエクステンション部が
形成されないことになる。
ロンイオンを300keV、le13／cm2の条件のイオン照射に
より注入してPウエル１０を形成した後、例えばリンイ
オンを2MeV、le13／cm2の条件で光エネルギーイオン照
射により注入してPウエル１０の下部にBNウエル１１を
形成すると、図１１に示すようになる。ここで、上記レ
ジストマスクのテーパの幅が小さいので、図１１に示す
ようにBNウエル１１にはほとんどエクステンション部が
形成されないことになる。
【０１０６】本実施の形態の半導体装置の製造方法で
は、露光時に下地膜の表面で所定方向に反射する露光光
の位相と、下地膜下面で反射し下地膜の表面を所定方向
に通過する露光光の位相とが下地膜の表面で一致するよ
うに、下地膜の膜厚を設定するようにしているので、露
光時にマスクエッジ領域の下部に十分な露光光が達し、
現像後にこの部位に生じるテーパの幅を抑制することが
でき、正確なパターンの形成が可能となる。
は、露光時に下地膜の表面で所定方向に反射する露光光
の位相と、下地膜下面で反射し下地膜の表面を所定方向
に通過する露光光の位相とが下地膜の表面で一致するよ
うに、下地膜の膜厚を設定するようにしているので、露
光時にマスクエッジ領域の下部に十分な露光光が達し、
現像後にこの部位に生じるテーパの幅を抑制することが
でき、正確なパターンの形成が可能となる。
【０１０７】さらに、Ｂウエルを形成する際には、大き
なBNエクステンション部が形成されことがないので、ウ
エル耐圧を保証するコンタクトのマスクエッジから最小
距離を小さくすることができ、チップ面積が小さい半導
体装置を実現することができる。
なBNエクステンション部が形成されことがないので、ウ
エル耐圧を保証するコンタクトのマスクエッジから最小
距離を小さくすることができ、チップ面積が小さい半導
体装置を実現することができる。
【０１０８】また、本実施の形態では、下地膜として、
酸化シリコン膜を用いているが、図１４に示すように酸
化シリコン膜２ａ上に低誘電率の有機塗布ガラス（SO
G）２ｂを形成するようにしてもよい。なお、SOGの屈折
率が酸化シリコン膜と同じであれば、SOG２ｂと酸化シ
リコン膜２ａの膜厚の合計を第２の媒質２とみなして、
式（２）から、これらからなる膜厚を決定することがで
きる。
酸化シリコン膜を用いているが、図１４に示すように酸
化シリコン膜２ａ上に低誘電率の有機塗布ガラス（SO
G）２ｂを形成するようにしてもよい。なお、SOGの屈折
率が酸化シリコン膜と同じであれば、SOG２ｂと酸化シ
リコン膜２ａの膜厚の合計を第２の媒質２とみなして、
式（２）から、これらからなる膜厚を決定することがで
きる。
【０１０９】実施の形態４．本実施の形態４による半導
体装置の製造方法は、レジストの下地に高反射率を有す
る反射膜を用いることにより、ボトムＮウエル（BNウエ
ル）を形成する際に使用するレジストマスクを形成する
ときの転写工程において、この反射膜の反射によりレジ
スト膜の底部が十分に露光されるようにしたものであ
る。以下、これらの１実施の形態を説明する。
体装置の製造方法は、レジストの下地に高反射率を有す
る反射膜を用いることにより、ボトムＮウエル（BNウエ
ル）を形成する際に使用するレジストマスクを形成する
ときの転写工程において、この反射膜の反射によりレジ
スト膜の底部が十分に露光されるようにしたものであ
る。以下、これらの１実施の形態を説明する。
【０１１０】図１５から図１７は本実施の形態４による
半導体装置の製造工程を説明するための概略断面図であ
る。まず、実施の形態３と同様にして、半導体基板１上
に下地膜２を形成し、マスクパターニング、イオン注入
によりＮウエル４を形成する。なお、下地膜２の膜厚
は、実施の形態３と同様に設定してもよいし、任意の膜
厚に設定してもよい。
半導体装置の製造工程を説明するための概略断面図であ
る。まず、実施の形態３と同様にして、半導体基板１上
に下地膜２を形成し、マスクパターニング、イオン注入
によりＮウエル４を形成する。なお、下地膜２の膜厚
は、実施の形態３と同様に設定してもよいし、任意の膜
厚に設定してもよい。
【０１１１】このように、Ｎウエル４を形成した後、図
１５に示すように、下地膜２上に反射膜１２を形成し、
さらに、この反射膜１２上にポジ型のレジスト膜３を塗
布する。この反射膜１２としては、露光光に対して高い
反射率を有する膜が好ましく、例えば、反射率の高い金
属膜を使用するのが好ましい。この金属膜のなかでも、
アルミニウム、銅などの金属膜は、例えば、波長が0.22
μmの露光光が垂直に入射したときに、アルミニウムで
は91.5％、銅では40.4％と高い反射率を有するので、こ
れら反射率の高いアルミニウム、銅等を使用するのが好
適である。
１５に示すように、下地膜２上に反射膜１２を形成し、
さらに、この反射膜１２上にポジ型のレジスト膜３を塗
布する。この反射膜１２としては、露光光に対して高い
反射率を有する膜が好ましく、例えば、反射率の高い金
属膜を使用するのが好ましい。この金属膜のなかでも、
アルミニウム、銅などの金属膜は、例えば、波長が0.22
μmの露光光が垂直に入射したときに、アルミニウムで
は91.5％、銅では40.4％と高い反射率を有するので、こ
れら反射率の高いアルミニウム、銅等を使用するのが好
適である。
【０１１２】また、反射膜１２は、少なくともレジスト
膜３の下部を覆うように形成するものとする。すなわ
ち、レジスト膜３と同じ領域に形成するか、あるいは、
レジスト膜３よりも大きな領域になるよう形成するよう
にする。これは、レジスト膜３の下部に反射膜１２があ
る部位とない部位とが存在した場合に、これらの部位で
の反射光の強度が大きく異なり、正確なパターンを形成
する際の露光量の調節が困難となるためである。
膜３の下部を覆うように形成するものとする。すなわ
ち、レジスト膜３と同じ領域に形成するか、あるいは、
レジスト膜３よりも大きな領域になるよう形成するよう
にする。これは、レジスト膜３の下部に反射膜１２があ
る部位とない部位とが存在した場合に、これらの部位で
の反射光の強度が大きく異なり、正確なパターンを形成
する際の露光量の調節が困難となるためである。
【０１１３】次に、図１６に示すように、マスク領域５
ｃにマスク（図示は省略する）を形成した後、単色光を
照射し、非マスク領域６ｃのみを露光する。この転写時
には、レジスト膜３底面に達した光が、この底面で反射
膜１２により反射され、レジスト膜３底面における光の
強度が高くなる。さらに、マスクエッジ付近のレジスト
膜３底面では、非マスク領域６ｃから所定角度をなして
入力された光もまた反射膜１２によって反射され、マス
クエッジ付近のレジスト３底面における光の強度がさら
に高くなる。そのため、このマスクエッジの底面もアル
カリ可溶になる。
ｃにマスク（図示は省略する）を形成した後、単色光を
照射し、非マスク領域６ｃのみを露光する。この転写時
には、レジスト膜３底面に達した光が、この底面で反射
膜１２により反射され、レジスト膜３底面における光の
強度が高くなる。さらに、マスクエッジ付近のレジスト
膜３底面では、非マスク領域６ｃから所定角度をなして
入力された光もまた反射膜１２によって反射され、マス
クエッジ付近のレジスト３底面における光の強度がさら
に高くなる。そのため、このマスクエッジの底面もアル
カリ可溶になる。
【０１１４】このようにして露光された後に、ポストベ
ーク処理、現像処理を施し、非マスク領域の反射膜をエ
ッチング除去すると図１７に示すような構造になる。こ
こで、反射膜１２を選択的に除去するのは、イオン注入
のときに反射膜を構成する原子がノックオンされて半導
体基板に入るのを防ぐためである。
ーク処理、現像処理を施し、非マスク領域の反射膜をエ
ッチング除去すると図１７に示すような構造になる。こ
こで、反射膜１２を選択的に除去するのは、イオン注入
のときに反射膜を構成する原子がノックオンされて半導
体基板に入るのを防ぐためである。
【０１１５】その後のＰウエル１０、BNウエル１１の形
成等は実施の形態３と同様であるので、説明は省略す
る。
成等は実施の形態３と同様であるので、説明は省略す
る。
【０１１６】本実施の形態の半導体装置の製造方法で
は、半導体基板上に反射膜を形成し、この反射膜上にレ
ジスト膜を形成するようにしているので、露光時にマス
クエッジ領域の下部に十分な露光光が達し、現像後に、
この部位に生じるテーパの幅を抑制することができ、正
確なパターンの形成が可能となる。
は、半導体基板上に反射膜を形成し、この反射膜上にレ
ジスト膜を形成するようにしているので、露光時にマス
クエッジ領域の下部に十分な露光光が達し、現像後に、
この部位に生じるテーパの幅を抑制することができ、正
確なパターンの形成が可能となる。
【０１１７】さらに、ＢＮウエルを形成する際には、大
きなBNエクステンション部が形成されことがないので、
ウエル耐圧を保証するコンタクトのマスクエッジから最
小距離を小さくすることができ、チップ面積が小さい半
導体装置を実現することができる。
きなBNエクステンション部が形成されことがないので、
ウエル耐圧を保証するコンタクトのマスクエッジから最
小距離を小さくすることができ、チップ面積が小さい半
導体装置を実現することができる。
【０１１８】実施の形態５．本実施の形態５による半導
体装置の製造方法は、ボトムＮウエル（BNウエル）を形
成する際に使用するレジストマスクを形成するときの転
写工程において、レジストの下地に少なくとも２種類の
屈折率の異なる膜を交互に積層した多層膜を用い、この
多層膜による多重反射によりレジスト底部の光の強度を
高くするようにしたものである。以下、これらの１実施
の形態を説明する。
体装置の製造方法は、ボトムＮウエル（BNウエル）を形
成する際に使用するレジストマスクを形成するときの転
写工程において、レジストの下地に少なくとも２種類の
屈折率の異なる膜を交互に積層した多層膜を用い、この
多層膜による多重反射によりレジスト底部の光の強度を
高くするようにしたものである。以下、これらの１実施
の形態を説明する。
【０１１９】図１８、図１９は本実施の形態５による半
導体装置の製造工程を説明するための概略断面図であ
る。まず、実施の形態３と同様にして、半導体基板１上
に膜２ａを形成し、マスクパターニング、イオン注入に
よりＮウエル４を形成する。なお、膜２ａの膜厚は、実
施の形態３と同様に設定してもよいし、任意の膜厚に設
定してもよい。
導体装置の製造工程を説明するための概略断面図であ
る。まず、実施の形態３と同様にして、半導体基板１上
に膜２ａを形成し、マスクパターニング、イオン注入に
よりＮウエル４を形成する。なお、膜２ａの膜厚は、実
施の形態３と同様に設定してもよいし、任意の膜厚に設
定してもよい。
【０１２０】このように、Ｎウエル４を形成した後、図
１８に示すように、膜２ａ上にさらに他の膜２ｂを形成
する。さらに、これら２つの膜２ａ、２ｂからなる下地
膜２０を複数積層する。ここでは、下地膜２０を４層に
した例を示している。そして、この複数の下地膜２０上
にポジ型のレジスト膜３を塗布する。この下地膜２０を
構成する膜は、互いに屈折率が異なる膜であればよく、
例えば、ポリシリコン膜、酸化シリコン膜とし、酸化シ
リコン膜上にポリシリコン膜を形成するようにすればよ
い。
１８に示すように、膜２ａ上にさらに他の膜２ｂを形成
する。さらに、これら２つの膜２ａ、２ｂからなる下地
膜２０を複数積層する。ここでは、下地膜２０を４層に
した例を示している。そして、この複数の下地膜２０上
にポジ型のレジスト膜３を塗布する。この下地膜２０を
構成する膜は、互いに屈折率が異なる膜であればよく、
例えば、ポリシリコン膜、酸化シリコン膜とし、酸化シ
リコン膜上にポリシリコン膜を形成するようにすればよ
い。
【０１２１】このように、複数の膜を積層させることに
より、レジスト底部での光の強度を高くすることが可能
となる。以下、この理由を説明する。説明を簡単にする
ため、光が半導体基板１に対して垂直に入射する場合を
考える。このように光が垂直に入射する場合には、各下
地膜の光学的な膜厚が入射光の波長の1／４になるよう
にすると、反射光と入射光との位相が一致し、レジスト
３底部の光の強度を高められるので、ここでは、各下地
膜の光学的な膜厚が入射波長の1／4になるようにする。
すなわち、光のレジスト中の波長をλ1とすると、下記
式（８）が成り立つことになる。
より、レジスト底部での光の強度を高くすることが可能
となる。以下、この理由を説明する。説明を簡単にする
ため、光が半導体基板１に対して垂直に入射する場合を
考える。このように光が垂直に入射する場合には、各下
地膜の光学的な膜厚が入射光の波長の1／４になるよう
にすると、反射光と入射光との位相が一致し、レジスト
３底部の光の強度を高められるので、ここでは、各下地
膜の光学的な膜厚が入射波長の1／4になるようにする。
すなわち、光のレジスト中の波長をλ1とすると、下記
式（８）が成り立つことになる。
【０１２２】n2・h2＝n3・h3＝λ1／4 …（８）
【０１２３】また、多層膜が２Ｎ回積層されている場
合、多層膜の反射率Ｒ2Nは次式で与えられる。
合、多層膜の反射率Ｒ2Nは次式で与えられる。
【０１２４】R2N＝｛（1−n4／n1・（n2／n3）2N）／
（1＋n4／n1（n2／n3）2N）｝2
（1＋n4／n1（n2／n3）2N）｝2
【０１２５】例えば、下地膜２ｂが屈折率n2＝3.45のポ
リシリコン膜で、下地膜２ａが屈折率n3＝1.45のシリコ
ン酸化膜で、光源として空気中の光の波長がλ0＝157nm
のF2を用い、空気の屈折率をn0＝１、レジストの屈折率
をn1＝1.8、シリコン基板の屈折率をn4＝3.45、レジス
ト中の光の波長λ1は、式（４）よりλ1＝87.2nmとな
る。そして、このλ1を用いると、下地膜２ｂの膜厚h2
は、式（８）より、h2＝6.3nm、下地膜２ａの膜厚h
3は、式（８）より、h3＝15nmになる。
リシリコン膜で、下地膜２ａが屈折率n3＝1.45のシリコ
ン酸化膜で、光源として空気中の光の波長がλ0＝157nm
のF2を用い、空気の屈折率をn0＝１、レジストの屈折率
をn1＝1.8、シリコン基板の屈折率をn4＝3.45、レジス
ト中の光の波長λ1は、式（４）よりλ1＝87.2nmとな
る。そして、このλ1を用いると、下地膜２ｂの膜厚h2
は、式（８）より、h2＝6.3nm、下地膜２ａの膜厚h
3は、式（８）より、h3＝15nmになる。
【０１２６】
【表１】
【０１２７】表１は、上記条件で積層した下地膜の層数
Ｎを１から４まで変化させた場合の反射率を示した表で
ある。表１に示すように、Ｎが大きくなるほど、反射率
が大きくなっていることがわかる。すなわち、レジスト
膜３の下地膜を多層膜にすることにより、各膜で多重反
射が起こり、各膜厚を調節することにより、レジスト膜
３の底部での反射率を１に近づけることができ、しいて
は、レジスト膜３の底部における光の強度を高くするこ
とができるようになる。
Ｎを１から４まで変化させた場合の反射率を示した表で
ある。表１に示すように、Ｎが大きくなるほど、反射率
が大きくなっていることがわかる。すなわち、レジスト
膜３の下地膜を多層膜にすることにより、各膜で多重反
射が起こり、各膜厚を調節することにより、レジスト膜
３の底部での反射率を１に近づけることができ、しいて
は、レジスト膜３の底部における光の強度を高くするこ
とができるようになる。
【０１２８】以上のようにして複数の下地膜２０を形成
した後、マスク領域にマスク３１を形成し、非マスク領
域を露光する。この露光時には、レジスト膜３の底面に
達した光の一部が複数の膜２ａ、２ｂからなる複数の下
地膜２０に入射することになるが、この複数の膜におい
て各々反射が生じることより、レジスト膜３の底面では
これら反射した光が集まることになり、レジスト膜３の
底面における光の強度が高くなる。さらに、マスクエッ
ジ付近のレジスト膜３の底面では、非マスク領域から所
定角度をなして入力された光もまた反射され、マスクエ
ッジ付近におけるレジスト膜３の底部での光の強度がさ
らに高くなる。そのため、このマスクエッジの底面もア
ルカリ可溶になる。
した後、マスク領域にマスク３１を形成し、非マスク領
域を露光する。この露光時には、レジスト膜３の底面に
達した光の一部が複数の膜２ａ、２ｂからなる複数の下
地膜２０に入射することになるが、この複数の膜におい
て各々反射が生じることより、レジスト膜３の底面では
これら反射した光が集まることになり、レジスト膜３の
底面における光の強度が高くなる。さらに、マスクエッ
ジ付近のレジスト膜３の底面では、非マスク領域から所
定角度をなして入力された光もまた反射され、マスクエ
ッジ付近におけるレジスト膜３の底部での光の強度がさ
らに高くなる。そのため、このマスクエッジの底面もア
ルカリ可溶になる。
【０１２９】このようにして露光された後に、ポストベ
ーク処理、現像処理を施すと、図１９のようになる。そ
の後、実施の形態３と同様にして、Ｐウエル、BNウエル
を形成する。
ーク処理、現像処理を施すと、図１９のようになる。そ
の後、実施の形態３と同様にして、Ｐウエル、BNウエル
を形成する。
【０１３０】本実施の形態の半導体装置の製造方法で
は、半導体基板上に複数の膜からなる下地膜を複数積層
するようにしているので、露光時にマスクエッジ領域の
下部に十分な露光光が達し、現像後にこの部位に生じる
テーパの幅を抑制することができ、正確なパターンの形
成が可能となる。
は、半導体基板上に複数の膜からなる下地膜を複数積層
するようにしているので、露光時にマスクエッジ領域の
下部に十分な露光光が達し、現像後にこの部位に生じる
テーパの幅を抑制することができ、正確なパターンの形
成が可能となる。
【０１３１】さらに、ＢＮウエルを形成する際には、大
きなBNエクステンション部が形成されことがないので、
ウエル耐圧を保証するコンタクトのマスクエッジから最
小距離を小さくすることができ、チップ面積が小さい半
導体装置を実現することができる。
きなBNエクステンション部が形成されことがないので、
ウエル耐圧を保証するコンタクトのマスクエッジから最
小距離を小さくすることができ、チップ面積が小さい半
導体装置を実現することができる。
【０１３２】本実施の形態では、複数の下地膜を複数積
層するようにしているが、これは特に限定するものでは
なく、１つの下地膜のみでも上記効果を奏することがで
きる。また、下地膜を構成する膜は、２つに限定するも
のではなく、２以上であればよい。
層するようにしているが、これは特に限定するものでは
なく、１つの下地膜のみでも上記効果を奏することがで
きる。また、下地膜を構成する膜は、２つに限定するも
のではなく、２以上であればよい。
【０１３３】また、上記実施の形態１〜５ではボトムウ
エルの形成に使用するレジストマスクにおけるテーパの
幅を小さくする手法の例を説明したが、この手法は、ボ
トムウエル形成のためのみに限定されるものではなく、
例えば、ウエル、トランジスタのゲート、あるいは、ビ
アホールやコンタクトホール等他の半導体素子の形成に
使用するレジスト側壁に生じるレジストマスクのテーパ
の幅を小さくする手法に適用しても有効である。
エルの形成に使用するレジストマスクにおけるテーパの
幅を小さくする手法の例を説明したが、この手法は、ボ
トムウエル形成のためのみに限定されるものではなく、
例えば、ウエル、トランジスタのゲート、あるいは、ビ
アホールやコンタクトホール等他の半導体素子の形成に
使用するレジスト側壁に生じるレジストマスクのテーパ
の幅を小さくする手法に適用しても有効である。
【０１３４】
【発明の効果】本発明にかかる半導体装置の製造方法
は、半導体基板上に、所定パターンの開口部を有し、こ
の開口部側壁にテーパ部が形成されてなる第１のレジス
トマスクを形成する工程と、酸と反応すると非水溶性に
なる水溶性のレジスト膜を少なくとも上記テーパ部が覆
われるように上記第１のレジストマスク上に形成する工
程と、上記レジスト膜と酸とを反応させて上記テーパ部
上に非水溶性の部位を形成する工程と、上記非水溶性の
部位を残して上記水溶性のレジスト膜を除去すること
で、上記テーパ部上に形成された非水溶性の部位及び上
記第１のレジストマスクからなる第２のレジストマスク
を形成する工程と、上記第２のレジストマスク上より不
純物を注入して上記半導体基板内に不純物領域を形成す
る工程とを含んでいることを特徴とするので、第２のレ
ジストマスクの側壁に生じるテーパの幅を小さくでき、
正確なパターンの形成が可能となる。
は、半導体基板上に、所定パターンの開口部を有し、こ
の開口部側壁にテーパ部が形成されてなる第１のレジス
トマスクを形成する工程と、酸と反応すると非水溶性に
なる水溶性のレジスト膜を少なくとも上記テーパ部が覆
われるように上記第１のレジストマスク上に形成する工
程と、上記レジスト膜と酸とを反応させて上記テーパ部
上に非水溶性の部位を形成する工程と、上記非水溶性の
部位を残して上記水溶性のレジスト膜を除去すること
で、上記テーパ部上に形成された非水溶性の部位及び上
記第１のレジストマスクからなる第２のレジストマスク
を形成する工程と、上記第２のレジストマスク上より不
純物を注入して上記半導体基板内に不純物領域を形成す
る工程とを含んでいることを特徴とするので、第２のレ
ジストマスクの側壁に生じるテーパの幅を小さくでき、
正確なパターンの形成が可能となる。
【０１３５】さらに、第１のレジストマスクを酸発生化
学増幅型レジストで構成した場合には、第２のレジスト
膜と反応させる酸を注入する必要がなく、少ない工程数
で第２のレジストマスクを形成することができる。
学増幅型レジストで構成した場合には、第２のレジスト
膜と反応させる酸を注入する必要がなく、少ない工程数
で第２のレジストマスクを形成することができる。
【０１３６】さらに、第２のレジスト膜に酸性イオンを
注入し上記第２のレジスト膜と注入された酸性イオンと
を反応させる場合には、第２のレジスト膜へ注入する酸
の量を制御することが容易で、酸と反応後の架橋部位の
寸法がばらつきを小さくすることができる。
注入し上記第２のレジスト膜と注入された酸性イオンと
を反応させる場合には、第２のレジスト膜へ注入する酸
の量を制御することが容易で、酸と反応後の架橋部位の
寸法がばらつきを小さくすることができる。
【０１３７】さらに、不純物領域形成工程が、半導体基
板の表層にウエルを形成する工程と、上記ウエルの下部
にボトムウエルを形成する工程とを含んでいる場合に
は、ボトムウエルに生じるエクステンション部を小さく
することができるので、最大ウエル耐圧を保証した場合
に、ウエル間とウエルに形成する素子との最小距離を小
さくすることができ、チップ面積が小さい半導体装置を
実現することができる。
板の表層にウエルを形成する工程と、上記ウエルの下部
にボトムウエルを形成する工程とを含んでいる場合に
は、ボトムウエルに生じるエクステンション部を小さく
することができるので、最大ウエル耐圧を保証した場合
に、ウエル間とウエルに形成する素子との最小距離を小
さくすることができ、チップ面積が小さい半導体装置を
実現することができる。
【０１３８】また、本発明にかかる他の半導体装置の製
造方法は、半導体基板上に下地膜を介してレジスト膜を
形成する工程と、所定波長を有する露光光により上記レ
ジスト膜を露光し所定パターンを有するマスクを形成す
る工程と、上記マスク上より不純物を注入して上記半導
体基板内に不純物領域を形成する工程とを含む半導体装
置の製造方法であって、露光時に上記下地膜の表面で所
定方向に反射する露光光の位相と、上記下地膜下面で反
射し上記下地膜の表面を上記所定方向に通過する露光光
の位相とが上記下地膜の表面で一致するように、上記下
地膜の膜厚が設定されていることを特徴としているの
で、露光時にマスクエッジ領域の下部に十分な露光光が
達し、マスク側壁のテーパの幅を抑制することができ、
正確なパターンの形成が可能となる。
造方法は、半導体基板上に下地膜を介してレジスト膜を
形成する工程と、所定波長を有する露光光により上記レ
ジスト膜を露光し所定パターンを有するマスクを形成す
る工程と、上記マスク上より不純物を注入して上記半導
体基板内に不純物領域を形成する工程とを含む半導体装
置の製造方法であって、露光時に上記下地膜の表面で所
定方向に反射する露光光の位相と、上記下地膜下面で反
射し上記下地膜の表面を上記所定方向に通過する露光光
の位相とが上記下地膜の表面で一致するように、上記下
地膜の膜厚が設定されていることを特徴としているの
で、露光時にマスクエッジ領域の下部に十分な露光光が
達し、マスク側壁のテーパの幅を抑制することができ、
正確なパターンの形成が可能となる。
【０１３９】また、本発明にかかる他の半導体装置の製
造方法は、半導体基板上に下地膜を介してレジスト膜を
形成する工程と、上記レジスト膜を露光し所定パターン
を有するマスクを形成する工程と、上記マスク上から不
純物を注入して上記半導体基板内に不純物領域を形成す
る工程とを含む半導体装置の製造方法であって、露光時
に上記下地膜で反射される反射光により上記レジスト膜
の底部が露光されるように上記下地膜の反射率を設定す
ることを特徴としているので、露光時にレジスト膜の底
部における光の強度を高くすることでき、マスク側壁の
テーパの幅を抑制することが可能になる。
造方法は、半導体基板上に下地膜を介してレジスト膜を
形成する工程と、上記レジスト膜を露光し所定パターン
を有するマスクを形成する工程と、上記マスク上から不
純物を注入して上記半導体基板内に不純物領域を形成す
る工程とを含む半導体装置の製造方法であって、露光時
に上記下地膜で反射される反射光により上記レジスト膜
の底部が露光されるように上記下地膜の反射率を設定す
ることを特徴としているので、露光時にレジスト膜の底
部における光の強度を高くすることでき、マスク側壁の
テーパの幅を抑制することが可能になる。
【０１４０】さらに、上記下地膜を金属膜にした場合に
は、露光時にこの金属膜で露光光が反射され、レジスト
膜の底部における光の強度を高くすることできる。
は、露光時にこの金属膜で露光光が反射され、レジスト
膜の底部における光の強度を高くすることできる。
【０１４１】さらに、上記下地膜を屈折率の異なる複数
の膜を積層した積層膜にした場合には、これら各々の膜
での反射光により、上記レジスト膜の底部における光の
強度を高くすることができる。
の膜を積層した積層膜にした場合には、これら各々の膜
での反射光により、上記レジスト膜の底部における光の
強度を高くすることができる。
【図１】 本発明の実施の形態１の半導体装置の製造工
程を示す図である。
程を示す図である。
【図２】 本発明の実施の形態１の半導体装置の製造工
程を示す図である。
程を示す図である。
【図３】 本発明の実施の形態１の半導体装置の製造工
程を示す図である。
程を示す図である。
【図４】 本発明の実施の形態１の半導体装置の製造工
程を示す図である。
程を示す図である。
【図５】 本発明の実施の形態１の半導体装置の製造工
程を示す図である。
程を示す図である。
【図６】 本発明の実施の形態１の半導体装置の製造工
程を示す図である。
程を示す図である。
【図７】 本発明の実施の形態１の半導体装置の製造工
程を示す図である。
程を示す図である。
【図８】 本発明の実施の形態３の半導体装置の製造方
法を示す図である。
法を示す図である。
【図９】 本発明の実施の形態３の半導体装置の製造方
法を示す図である。
法を示す図である。
【図１０】 本発明の実施の形態３の半導体装置の製造
方法を示す図である。
方法を示す図である。
【図１１】 本発明の実施の形態３の半導体装置の製造
方法を示す図である。
方法を示す図である。
【図１２】 本発明の実施の形態３の半導体装置の製造
方法を示す図である。
方法を示す図である。
【図１３】 本発明の実施の形態３の半導体装置の製造
方法を示す図である。
方法を示す図である。
【図１４】 本発明の実施の形態３の半導体装置の製造
方法を示す図である。
方法を示す図である。
【図１５】 本発明の実施の形態４の半導体装置の製造
方法を示す図である。
方法を示す図である。
【図１６】 本発明の実施の形態４の半導体装置の製造
方法を示す図である。
方法を示す図である。
【図１７】 本発明の実施の形態４の半導体装置の製造
方法を示す図である。
方法を示す図である。
【図１８】 本発明の実施の形態５の半導体装置の製造
方法を示す図である。
方法を示す図である。
【図１９】 本発明の実施の形態５の半導体装置の製造
方法を示す図である。
方法を示す図である。
【図２０】 従来の半導体装置の製造方法を示す図であ
る。
る。
【図２１】 従来の半導体装置の製造方法を示す図であ
る。
る。
【図２２】 従来の半導体装置の製造方法を示す図であ
る。
る。
【図２３】 従来の半導体装置の製造方法を示す図であ
る。
る。
【図２４】 レジスト膜底面での光の強度を説明するた
めの図である。
めの図である。
【図２５】 従来の半導体装置示す図である。
【図２６】 ウエル間耐圧の関係を示す図である。
【図２７】 従来の半導体装置示す図である。
【図２８】 ウエル間耐圧の関係を示す図である。
１ 半導体基板 ２、２０ 下地膜 ３ レジスト膜 ４ Ｎウエル ５ａ、ｂ、ｃ マスク領域 ６ａ、ｂ、ｃ 非マスク
領域 ７ ウエル隣接部 ８ テーパ部 ９ 第２のレジスト膜 ９ａ 架橋部位 ９ｂ 非架橋部位 １０ Ｐウエル １１ ボトムＮウエル １２ 反射膜 １０１ 半導体基板 １０２ 下地膜 １０３ Ｎウエル １０４ Ｐウエル １０５ ボトムＮウエル １０６ レジスト膜 １０７ マスク １０８ レジスト膜の底
部領域 １０９ コンタクト孔
領域 ７ ウエル隣接部 ８ テーパ部 ９ 第２のレジスト膜 ９ａ 架橋部位 ９ｂ 非架橋部位 １０ Ｐウエル １１ ボトムＮウエル １２ 反射膜 １０１ 半導体基板 １０２ 下地膜 １０３ Ｎウエル １０４ Ｐウエル １０５ ボトムＮウエル １０６ レジスト膜 １０７ マスク １０８ レジスト膜の底
部領域 １０９ コンタクト孔
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｌ 21/265 Ｈ０１Ｌ 27/08 ３３１Ｄ ５Ｆ０４８ 21/027 21/265 Ｈ 21/3065 21/30 ５７０ 21/3213 ５７４ 21/8238 21/302 Ｊ 27/092 21/88 Ｃ 27/08 ３３１ 27/08 ３２１Ｂ Ｆターム(参考） 2H025 AA03 AB16 AD01 BE00 CB07 CB10 CB13 CB21 CB42 CB45 CB47 CB53 CC17 DA20 FA39 4M104 AA01 BB40 DD09 DD20 DD35 DD62 DD64 DD71 DD73 EE12 EE15 EE18 GG10 HH14 5F004 EA02 FA01 FA02 5F033 HH01 HH04 HH07 LL01 LL04 PP14 PP20 QQ01 QQ08 QQ09 QQ10 QQ29 QQ58 QQ65 QQ74 RR04 RR25 RR27 SS22 TT03 TT04 TT07 WW00 WW02 XX03 XX34 5F046 AA28 PA03 PA18 PA19 5F048 AA01 AA03 AC03 BA01 BE03 BE05
Claims (19)
- 【請求項１】 半導体基板上に、所定パターンの開口部
を有し、この開口部側壁にテーパ部が形成されてなる第
１のレジストマスクを形成する工程と、酸と反応すると
非水溶性になる水溶性のレジスト膜を少なくとも上記テ
ーパ部が覆われるように上記第１のレジストマスク上に
形成する工程と、上記レジスト膜と酸とを反応させて上
記テーパ部上に非水溶性の部位を形成する工程と、上記
非水溶性の部位を残して上記水溶性のレジスト膜を除去
することで、上記テーパ部上に形成された非水溶性の部
位及び上記第１のレジストマスクからなる第２のレジス
トマスクを形成する工程と、上記第２のレジストマスク
上より不純物を注入して上記半導体基板内に不純物領域
を形成する工程とを含んでいることを特徴とする半導体
装置の製造方法。 - 【請求項２】 上記水溶性のレジスト膜は、水溶性の樹
脂と水溶性架橋剤を混合したものであり、かつ、酸触媒
下で架橋反応が生じるものであることを特徴とする請求
項１記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項３】 上記水溶性の樹脂は、ポリアクリル酸、
ポリビニルアセタール、ポリビニルピロリドン、ポリビ
ニルアルコール、ポリエチレンイミン、ポリエチレンオ
キシド、スチレン−無水マレイン酸共重合体、ポリビニ
ルアミン、ポリアリルアミン、オキサゾリン基含有水溶
性樹脂、水溶性メラミン樹脂、水溶性尿素樹脂、アルキ
ッド樹脂、スルホンアミドのいずれかであることを特徴
とする請求項２記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項４】 上記水溶性架橋剤は、メラミン系架橋
剤、尿素系架橋剤、アミノ系架橋剤のいずれかであるこ
とを特徴とする請求項２記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項５】 上記レジスト膜の膜厚は、１〜５μｍで
あることを特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造
方法。 - 【請求項６】 上記第１のレジストマスクが酸発生化学
増幅型レジストから構成されていることを特徴とする請
求項１記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項７】 上記第１のレジストマスク上には酸供給
物質が塗布されていることを特徴とする請求項１記載の
半導体装置の製造方法。 - 【請求項８】 上記レジスト膜に酸性イオンを注入する
ことで、上記テーパ部上に非水溶性の部位が形成される
ことを特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方
法。 - 【請求項９】 上記不純物領域を形成する工程は、半導
体基板の表層にウエルを形成する工程と、上記ウエルの
下部にボトムウエルを形成する工程とを含んでいること
を特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項１０】 半導体基板上に下地膜を介してレジス
ト膜を形成する工程と、所定波長を有する露光光により
上記レジスト膜を露光し所定パターンを有するマスクを
形成する工程と、上記マスク上より不純物を注入して上
記半導体基板内に不純物領域を形成する工程とを含む半
導体装置の製造方法であって、露光時に上記下地膜の表
面で所定方向に反射する露光光の位相と、上記下地膜下
面で反射し上記下地膜の表面を上記所定方向に通過する
露光光の位相とが上記下地膜の表面で一致するように、
上記下地膜の膜厚が設定されていることを特徴とする半
導体装置の製造方法。 - 【請求項１１】 下地膜の表面で反射する露光光の進行
方向が、上記下地膜に対して所定角度傾いた方向である
ことを特徴とする請求項１０記載の半導体装置の製造方
法。 - 【請求項１２】 下地膜の表面で反射する露光光の反射
角が、１０〜３０度であることを特徴とする請求項１１
記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項１３】 下地膜は、酸化シリコン膜あるいは有
機塗布ガラス（SOG）膜であることを特徴とする請求項
１０記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項１４】 上記不純物領域を形成する工程は、半
導体基板の表層にウエルを形成する工程と、上記ウエル
の下部にボトムウエルを形成する工程とを含んでいるこ
とを特徴とする請求項１０記載の半導体装置の製造方
法。 - 【請求項１５】 半導体基板上に下地膜を介してレジス
ト膜を形成する工程と、上記レジスト膜を露光し所定パ
ターンを有するマスクを形成する工程と、上記マスク上
から不純物を注入して上記半導体基板内に不純物領域を
形成する工程とを含む半導体装置の製造方法であって、
露光時に上記下地膜で反射される反射光により上記レジ
スト膜の底部が露光されるように上記下地膜の反射率を
設定することを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項１６】 下地膜が金属膜であり、不純物領域を
形成後にマスクされていない領域の上記下地膜を除去す
ることを特徴とする請求項１５記載の半導体装置の製造
方法。 - 【請求項１７】 下地膜は屈折率の異なる複数の膜を積
層した積層膜であり、露光時に各々の膜の反射光により
上記レジスト膜の底部における光の強度を高くすること
を特徴とする請求項１５記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項１８】 下地膜は、少なくとも２つの屈折率の
異なる膜からなる層を複数積層してなることを特徴とす
る請求項１７記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項１９】 上記不純物領域を形成する工程は、半
導体基板の表層にウエルを形成する工程と、上記ウエル
の下部にボトムウエルを形成する工程とを含んでいるこ
とを特徴とする請求項１５記載の半導体装置の製造方
法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12140899A JP2000311870A (ja) | 1999-04-28 | 1999-04-28 | 半導体装置の製造方法 |
| US09/409,353 US6461796B1 (en) | 1999-04-28 | 1999-09-30 | Method of manufacturing a semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12140899A JP2000311870A (ja) | 1999-04-28 | 1999-04-28 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000311870A true JP2000311870A (ja) | 2000-11-07 |
Family
ID=14810446
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12140899A Pending JP2000311870A (ja) | 1999-04-28 | 1999-04-28 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6461796B1 (ja) |
| JP (1) | JP2000311870A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1352989A1 (de) * | 2002-04-10 | 2003-10-15 | Siemens Aktiengesellschaft | Bauteil mit einer Maskierungsschicht |
| JP2005310929A (ja) * | 2004-04-20 | 2005-11-04 | Nichia Chem Ind Ltd | 窒化物半導体層のエッチング方法 |
| JP2007266491A (ja) * | 2006-03-29 | 2007-10-11 | Fujitsu Ltd | 半導体装置の製造方法及び半導体装置 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11022886B2 (en) * | 2017-05-17 | 2021-06-01 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Co,, Ltd. | Bottom-up material formation for planarization |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4767721A (en) * | 1986-02-10 | 1988-08-30 | Hughes Aircraft Company | Double layer photoresist process for well self-align and ion implantation masking |
| JP2586692B2 (ja) * | 1990-05-24 | 1997-03-05 | 松下電器産業株式会社 | パターン形成材料およびパターン形成方法 |
-
1999
- 1999-04-28 JP JP12140899A patent/JP2000311870A/ja active Pending
- 1999-09-30 US US09/409,353 patent/US6461796B1/en not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1352989A1 (de) * | 2002-04-10 | 2003-10-15 | Siemens Aktiengesellschaft | Bauteil mit einer Maskierungsschicht |
| WO2003085163A1 (de) * | 2002-04-10 | 2003-10-16 | Siemens Aktiengesellschaft | Bauteil mit einer maskierungsschicht |
| US7163747B2 (en) | 2002-04-10 | 2007-01-16 | Siemens Aktiengesellschaft | Component comprising a masking layer |
| JP2005310929A (ja) * | 2004-04-20 | 2005-11-04 | Nichia Chem Ind Ltd | 窒化物半導体層のエッチング方法 |
| JP2007266491A (ja) * | 2006-03-29 | 2007-10-11 | Fujitsu Ltd | 半導体装置の製造方法及び半導体装置 |
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|---|---|
| US6461796B1 (en) | 2002-10-08 |
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